생체 약물 위치 추적 가능해진다..'금속나노입자 합성기술' 개발

KAIST, 알지네이트 젤 내부서 고농도로 합성
양자점 나노입자 등 위치 영상화 가능..약물전달체 활용

박현규 KAIST 교수 연구팀은 중금속 흡착 단백질을 이용한 금속 나노입자 생합성 기술을 개발했다. 사진은 관련 연구성과가 실린 국제 학술지의 표지 모습. KAIST 제공

국내 연구진이 위치를 추적해 영상화할 수 있는 약물 전달체 기술을 개발했다.

KAIST는 박현규 교수 연구팀이 박태정 중앙대 교수 연구팀, 김문일 가천대 교수팀과 공동으로 중금속 흡착 단백질을 이용한 '금속 나노입자 합성기술'을 개발했다고 7일 밝혔다.

현재 금속 나노입자들은 독특한 물리화학적 성질을 지녀 센서, 약물전달 등을 위한 소재로 주목받고 있다. 하지만, 금속 나노입자 합성에 주로 사용되는 물리화학적 방법은 독성이 있는 환원제, 계면활성제, 유기 용매 등을 이용하기 때문에 생체 내에 쓰기 어렵다.

연구팀은 대장균에 중금속 흡착 단백질을 발현하는 플라스미드를 형질 전환해 단백질을 과발현한 후, 이를 알지네이트 젤(다시마,미역 등 해초에서 추출한 젤 형태의 물질)에 포집해 활성을 안정화시키는 기술을 개발했다. 알지네이트 젤은 다양한 종류의 금속 이온을 30분 이내로 빠르게 고농도로 흡착·환원시켜 금, 은, 자성, 양자점 나노입자 등의 금속 나노입자를 알지네이트 젤 내부에 고동노로 합성할 수 있다.

연구팀은 항암제 등 약물과 중금속 흡착 단백질을 알지네이트 젤에 동시에 포집한 후, 높은 형광을 갖는 양자점 나노입자를 젤 내부에 합성하는 데 성공했다. 이를 통해 젤 내부에 형광을 통해 약물의 위치 추적과 영상화를 가능하고, 약물이 장시간에 걸쳐 서서히 방출되는 다기능 약물 전달체로 활용할 수 있음을 확인했다.

실제, 연구팀은 항암제와 녹색 형광을 보이는 카드뮴 셀레나이드와 파란색 형광의 유로피움 셀레나이드로 이뤄진 양자점을 동시에 포집한 약물 전달체를 실험용 쥐의 입에 주입한 후, 약물 전달체의 위치를 생체 내에서 추적, 영상화했다.

박현규 KAIST 교수는 "독성 물질 없이 고속, 고농도로 다양한 금속 나노입자를 합성할 수 있고, 약물의 방출 패턴을 조절할 수 있는 다기능성 약물 전달체 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 미국화학회가 발행하는 국제 학술지 'ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이시스(13호)' 표지 논문으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr