교류자기장 이용하면 자기 온열치료 가능...암세포 사멸 유도
암 표적 치료제 분야에 널리 활용될 것
(서울=내외방송) 화살을 쏠 때 회전을 주면 바람의 저항을 견디며 안정적으로 과녁까지 날아가는 것처럼 자성(자석의 성질)을 띤 나노입자에 회전자기장을 적용하면 암세포 겨냥률과 온열치료 효과를 높일 수 있다.
DGIST(대구경북과학기술원)는 "최홍수 로봇및기계전자공학과 교수 연구팀이 회전자기장을 이용한 자성나노입자의 체인 분해 메커니즘을 연구해 암세포 내 자성나노입자 침투와 자기 온열치료 효과를 강화하는 방법을 알아냈다"고 4일 밝혔다.
최근 암 치료 분야에서 암세포만을 겨냥해 치료하는 '표적치료제' 개발이 주목받고 있으며 특히, 자기장(자석이 만들어내는 공간)을 이용해 암세표 표적하는 방법이 떠오르고 있다.
연구팀은 회전자기장을 활용해 자성나노입자의 행동과 유체 점성 저항력 사이의 상호작용을 분석하고, 자성나노입자의 체인 길이를 조절할 수 있는 '체인 분해 메커니즘'에 대해 연구했다.
3차원 종양 모델(종양 스페로이드)을 활용해 기존 연구에서 문제로 여겨졌던 자성나노입자의 체인 길이를 조절할 수 있게 됐고, 암세포 내 흡수 효과와 자기 온열치료 효과를 향상시켰다.
연구팀은 암세포와 종양 스페로이드를 목표로 형광자성나노입자에 회전자기장을 줘 암세포 내 침투율 상승을 유도해 투과전자현미경으로 암세포와 스페로이드 절편(조직을 얇게 자름) 관측했다.
그 결과, 기존 균일 자기장(크기와 방향이 모두 같은 자기장)에서의 연구보다 체인이 세포 내 깊이 침투했다.
또, 자성나노입자에 교류자기장(시간에 따라 방향과 세기가 달라지는 자기장)을 이용해 자기(자석의 성질) 온열치료에 의한 암세포 사멸을 유도해 우수한 치료 효과를 나타냈다.
최 교수는 "회전자기장에 의한 자성나노입자의 자기 구동이 암세포와 종양 스페로이드 내 자성나노입자 흡수와 침투를 돕고, 결론적으로 종양 치료 효과 향상을 가져온다"고 말했다.
이어 "이번 연구를 통해 개발된 기술이 향후 자성 치료제를 활용한 암 표적 치료 분야에서 치료 효과를 높이기 위한 방법으로 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다.
한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 'ACS Nano(나노)'에 최근 게재됐다(논문명: Magnetically Enhanced Intracellular Uptake of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles for Antitumor Therapy).
