금오공대, 나노물질 기반 세균감염 치료기술 개발

금속 나노물질의 광열효과 통해 다제내성 박테리아의 감염 치료 효과 확인

국립금오공과대학교(총장 곽호상)는 장의순 화학생명과학과 교수 연구팀이 다중약물에 대한 내성이 있는 다제내성 세균감염과 관련해 나노물질을 기반으로 한 치료기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

현재 다중약물에 대한 내성을 나타내는 다제내성(MDR) 세균 감염은 결핵, 폐렴, 콜레라, 패혈증, 뇌수막염, 피부궤양 등과 같이 치명적인 질병을 유발하지만 기존 항생제로 치료효과를 기대할 수 없는 상황이다.

장의순 금오공대 교수(뒷줄 오른쪽에서 두번째)와 금오공대 의생명나노화학연구실 소속 연구원들.

특히 2차 MDR 세균 감염은 당뇨병, 암, 코로나19 감염자에게 가장 빈번하고 치명적인 합병증이 되고 있다. 실제로 코로나19 환자의 최대 6.9%가 MDR 감염으로 인해 상태가 심각하게 악화되고 치료 가능성도 낮아진 것으로 보고된바 있다. 따라서 MDR 세균 감염의 정확한 검출과 치료를 위해서는 안전성과 효과성을 갖는 새로운 항균 전략 개발이 시급하게 요구되는 상황이다.

이와 관련해 최근 광열(PT) 및 화학동역학적(CD) 특성, 광범위한 항균 능력과 낮은 약물내성을 나타내는 다양한 유형의 나노물질이 주목받고 있다. 이런 장점을 기반으로 광열·화학동역학적 이중 항균치료가 가능한 단일 나노 플랫폼들이 개발되고 있다.

다기능성 금속 나노물질 기반 광열/화학역학적 항균 메커니즘 관련 이미지

연구팀은 특히 금속 나노물질이 특정파장의 빛을 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance) 현상을 통해 열로 전환시키는 광열효과(Photothermal effect)에 주목했다. 금속 나노물질의 광열효과는 MDR 세균을 직접적으로 사멸시킬 뿐만 아니라, 펜톤(Fenton) 및 펜톤-유사 화학 반응을 통한 활성산소(ROS) 생성을 촉진시켜 화학동역학적 치료 효과를 높이기 때문에 다제내성 박테리아의 감염 치료 효율도 향상되는 것으로 확인되었다.

장의순 교수는 “이번 연구는 다양한 금속 나노물질을 기반으로 한 광열 및 화학동역학적 항균기술의 최신 발전 상황을 포괄적이고 체계적으로 논의한 최초의 리뷰 논문”이라면서 “인류가 다제내성 박테리아 감염을 극복하기 위한 현재와 미래 연구 전략 수립에 있어 중요한 기여를 할 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

장 교수가 지도하고 있는 금오공대 의생명나노화학연구실 소속 판차나단 마니바사간 박사가 이번 논문의 제1저자이며, 공저자로 조아라·한효원·서선화 박사와 전영준 박사과정생이 참여했다. 연구성과는 최근 소재분야 세계 최고 권위 저널인 '프로그래스 인 머티리얼즈 사이언스' 온라인판에 게재됐다.

구미=정재훈 기자 jhoon@etnews.com