| 상해규산염연구소 다기능 메조포러스 나노생체재료 연구성과 리뷰 | ||
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 나노바이오의약 연구가 미래 인류 중대질병 진단과 치료에 있어서 중요한 역할을 할 것으로 전망되면서 국제 연구의 인기 연구분야로 각광받고 있다. 그중 메조포러스 나노생체재료는 조절 가능한 나노스케일 구경, 高비표면적과 공극부피, 풍부한 화학 기능단 및 양호한 생체 호환성과 생분해성을 지니고 있어 현재 세계 나노바이오의약 분야의 핵심 연구과제가 되었다. 중국과학원 상해규산염연구소의 스지엔린(施劍林) 연구원이 주도하는 메조포러스 저차원 나노재료 과제팀은 세계 최초로 관련 연구를 추진해온 연구진이다. 최근 이 연구팀은 다기능 메조포러스 나노생체재료의 설계, 제조 및 응용 분야에서 많은 연구성과를 올렸다. 우선 어떻게 메조포러스 나노생체재료의 약물코팅능력을 높일 것인가와 관련하여 신형의 구조차별화 기반의 선택성 식각법(Etching)을 고안해냈고 고도의 분산된 단일치수 메조포러스 산화규소 공심 나노입자를 제조하였다(ACS Nano, 2010, 4, 529). 식각 시간 조절을 통해 벽위의 메조포러스 구경의 크기를 효과적으로 조절함으로써 생체 대분자와 나노입자의 코팅과 운반이 가능해졌다(Small, 2011, 7, 2935). 약물코팅능력을 높이는 한편 담체에 다양한 기능을 부여할 수 있는데 기능성 나노입자를 유도 산화규소 나노입자의 공극(Cavity)에 도입시켜 임상분자영상 기능을 부여하였다(ACS Nano, 2010, 4, 6001). 일종 신형의 층층 자기조립방법을 통해 형광/자기공명 이중모드의 영상과 약물전송기능을 일체화한 다기능 나노약물담체를 획득하였다(Adv. Funct. Mater., 2011, 21, 270). 일종의 원위치 분해와 환원방법을 통해 중공 자성 내핵과 메조포러스 쌍층벽이 있는 다기능 나노약물전송체계를 구축하였다(Adv. Funct. Mater., 2011, 21, 1850). 금 나노막대를 다기능 담체에 조립하여 열과 화학요법의 협동치료효과가 있는 다기능 메조포러스 나노약물담체를 획득하였다(Biomaterials, 2012, 33, 989). 메조포러스 분산 망간의 상자성 중심(Paramagnetic centers)을 이용해 신형 무독성, 고성능의 망간베이스 MRI 영상조영제를 획득하였다(Biomaterials, 2012, 33, 2388). 약물협동치료 분야에서 과제팀은 원위치 표면활성화제와 화학약물치료와의 연합조립을 통해 약물협동치료의 메조포러스 나노약물담체를 얻었는데, 이 약물운반시스템은 거의 완벽하게 pH에 반응하는 약물방출특성을 지니며, 동시에 내약세포의 다중약물 내약성을 효과적으로 억제할 수 있다(Biomaterials, 2011, 32, 7711；J. Mater. Chem., 2011, 21, 15190). 친수성/소수성 항암약물을 메조포러스 나노담체에 동시에 코팅하는 방법으로 내약성 세포의 다중약물 내약성을 억제하였고 신형의 메조포러스 공심 나노재료 기반의 무기 ‘마이크로 유액’과 무기 ‘리포좀(Liposomes)’의 개념을 제출하였다(Adv. Funct. Mater., 2012, DOI: 10.1002/adfm.201102052). 그밖에 과제팀은 또 메조포러스 나노생체재료 기반의 형광영상분야에서 골격에 형광기능을 지닌 메조포러스 산화규소 나노입자를 제조하는데 성공하였다(Chemical Communications, 2011, 47, 7947). 최근 과제팀은 충칭의과대학(重慶醫科大學), 충칭의과대학 제2부속병원, 충칭시(重慶市) 하이푸공사(海扶公司) 등 기관과 협력하여 메조포러스 나노생체재료를 비침습 수술치료분야에서 중요한 성과를 올렸다. 고강도 초음파 집적술(High Intensity Focused Ultrasound : HIFU)은 효율적이고 경제적이며 비침습성 치료모델로서 임상에서 광범위하게 응용되고 있다. 하지만 어떻게 하면 초음파를 체내 목표 병변조직의 에너지 증착에 유도시켜 HIFU치료효과를 효과적으로 높이는가 하는 것은 시급히 해결해야 할 기술난제가 되고 있다. 고가 장비에 의존하지 않는 한 상대적으로 조작하기 쉽고 간편한 나노바이오기술이 이러한 난제 해결을 위한 새로운 경로가 되고 있다. 과제팀은 큰 공극구조의 메조포러스 산화규소 공심 나노입자의 코팅과 온도감응형 불화탄소화합물질을 운반하는 방법으로 HIFU의 치료효과를 극대화시켰다(Adv. Mater., 2012, 24,785). MRI 내비게이션기능을 지닌 메조포러스 공심 나노입자를 설계·제조하여 큰 공극구조의 코팅과 온도감응형 불소탄소분자를 운반시켜 MRI 영상과 MRI 정밀 내비게이션 위치추적기능은 물론이고 HIFU치료효과를 극대화하는 이중기능을 갖추었다. 관련 연구성과는 응용화학 분야의 세계적 권위지 앙게반테 케미(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 12505-12509)에 논문으로 실렸다(Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 12505-12509). |
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