나이랑 서울대병원 융합의학과 교수, 백선하 신경외과 교수, 박원철 서울대 융합과학기술대학원 교수, 릉대순 상하이교통대 교수로 구성된 공동 연구팀은 나노물질(MnZn-SPION-7)을 개발하고, 생체 내 실험 등을 통해 교모세포종의 진단 및 치료 효과를 확인한 연구 결과를 7일 발표했다.
이후 나노물질을 활용한 자기 온열치료법이 부상하면서 산화철 나노물질(SPION)이 개발된 바 있다. 하지만 고강도 교번자기장(Alternating Magnetic Field; AMF)이 요구되고, 복용량이 제한되는 등 최적화가 쉽지 않아 실제 적용이 어려웠다. 이에 기존 SPION에 다른 원자를 합성하는 방법이 시도됐지만, 정밀한 원자 도핑을 통해 효율적으로 MRI 조영제효과와 항암치료효과를 동시에 최적화한 연구는 거의 없었다.
이에 연구팀은 고온열분해 제조공법을 통해 기존 산화철에 망간(Mn)과 아연(Zn)을 도핑하는 방법으로 7-nm 크기의 Mn0.5Zn0.5Fe2O4 산화철 나노물질 ‘MnZn-SPION-7’을 개발했으며, 안전성을 향상하기 위해 메톡시-PEG-실란 용매로 표면을 수정해 PEG-MnZn-SPION-7를 제조했다. 이후 나노물질의 안정성, 생체 안전성, 생체 적합성 및 진단·치료 성능을 평가하기 위해 생채 내 실험과 시험관 실험을 진행하고, 기존 Fe3O4 산화철 나노물질(SPION)과 비교했다.
연구 결과, PEG-MnZn-SPION-7은 크기와 모양이 균일했으며, 수용액에서 자기적 특성을 유지해 나노물질의 안정성이 입증됐다. 그리고 기존 SPION보다 현저하게 높은 MRI T2 강조효과를 보여 조영제로써 탁월한 성능을 확인했다.
치료효과 측면에서 MnZn-SPION-7은 140Oe, 100kHz의 교번자기장에서 기존 SPION보다 5배 이상의 높은 발열을 보였다(78.4°C 대 15.4°C). 또한 PEG-MnZn-SPION-7을 교모세포종 세포에 주입했을 때 온도가 26.6 °C 상승해 교모세포종 세포가 소멸했으며, 2주 동안 6회에 걸쳐 동일한 교번자기장을 가했을 때 면역세포 활성이 유도됐다.
박원철 서울대 융합과학기술대학원 교수는 “향후 고효율성 자성 나노물질을 개발하고 그 표면 개질의 다양한 활성화를 통해 약물전달의 기능을 추가해, 환자 맞춤형 진료와 치료를 개선할 계획이다”라고 밝혔다.
백선하 서울대병원 교수는 “뇌암(교모세포종)뿐만 아니라 폐암, 유방암, 간암, 전립선암, 피부암과 같은 전신의 암 환자에서 기존의 암 치료에도 불구하고 재발하는 경우, MnZn-SPION-7 나노물질을 이용한 암 치료가 매우 좋은 치료 대안이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
임혜정 기자
press@healthinnews.co.kr