성균관대 방석호 교수 연구팀, 종양제거·검출용 전도성 하이드로겔 개발

방석호 성균관대학교 화학공학·고분자공학부 교수

[헤럴드경제 도현정 기자]성균관대학교(총장 유지범)의 화학공학·고분자공학부 방석호 교수 연구팀이 한국교통대 박성영 교수 연구팀과 공동으로 활성산소 반응성 기계 및 전자제어가 가능한 전도성 하이드로겔 센서를 개발했다.

하이드로겔은 생체 적합성 소재로 유체 흡수를 위해 기공 크기를 조정할 수 있어, 바이오센싱에 많이 쓰였다. 하이드로겔에 나노입자가 혼입된 전도성 하이드로겔은 온도, 산화환원, pH, 빛, 압력, 변형률 등 다양한 자극에 대해 전자신호를 감지할 수 있다. 그러나 세포외 pH나 글루타티온(GSH)에 반응하는 하이드로겔에 기반한 의학적 진단 검사를 고안한 사례는 거의 없었다. 압력과 변형을 감지하는 하이드로겔을 기반으로 암 미세환경에 대한 연구도 진행한 전례가 없었다.

방석호 교수 연구팀이 개발한 하이드로겔 센서는 암세포를 감지하고, 관련 데이터를 스마트폰으로 현장 외에서도 수집할 수 있게 했다.[성균관대학교 제공]

방석호 교수 연구팀은 활성산소 반응성 디셀레나이드 탄소 도트 하이드로겔(dsCD-Hydrogel)을 기반으로 암 미세환경 선택적 전도성 하이드로겔 센서를 개발했다. 이 센서는 높은 활성산소를 함유한 종양 미세 환경 속에서 디셀레나이드 결합을 파괴, 암세포에 대해서는 정상 세포보다 더 큰 압력 및 변형 감지 반응을 모니터링해 식별하게 한다. dsCD-하이드로겔은 무선 감지 장치와 함께 사용돼, 종양이 있는 실험용 쥐에서 하이드로겔의 감지 기능을 모니터링할 수 있었다. 이를 스마트폰을 사용해 현장 외에서도 감지 데이터를 수집할 수 있다.

연구팀이 개발한 하이드로겔은 dsCD의 활성산소 소거 및 광열 효과 등으로 혈관 내피 성장 인자(VEGF)와 저산소증 유발 인자 1α(HIF-1α)를 하향 조절하는 기전을 보였다. 종양 세포 제거를 유도해 종양 크기를 감소시키는 효과도 확인됐다. 이번 연구는 화학공학 분야 세계권위지인 케미컬 엔지니어링 저널에 지난달 온라인 게재됐다.

방석호 교수와 박성영 교수는 “후속 연구를 통해 암치료에 적합한 하이드로겔 센서 시스템을 구축하고, 이후 종양에 대한 신속 검출을 위한 실제 응용 가능성을 확인할 예정”이라 설명했다.

kate01@heraldcorp.com