두 가지 물질 넣은 '야누스 나노입자' 개발

[박계현기자] 국내 연구진이 한 가지 물질만 주입할 수 있었던 기존 나노입자의 단점을 극복한 차세대 나노입자 제조기술을 개발했다.

가톨릭대 이은성 교수와 이웅렬 석사과정생(제1저자) 등이 참여한 연구팀은 서로 다른 나노입자를 정확히 1대1로 결합시킨 새로운 형태의 나노입자를 개발했다.

나노 중심부에 두 가지 이상의 물질을 주입할 수 있기 때문에 연구팀은 이 나노입자에 로마신화에 나오는 야누수의 두 얼굴에서착안해 '야누스 나노입자'로 이름을 붙였다.

나노입자는 10억분의 1미터 크기인 입자로 산화철이 주입된 나노입자는 MRI 영상조영제로, 산화아연이 주입된 나노입자는 자외선차단제로 사용되고 있다.

약물 전달과 치료의 효과를 향상시키기 위해, 세계 과학자들은 크기가 작으면서도 효과가 뛰어난 나노입자 개발에 힘을 쏟고 있다.

현재 약물은 구강복용, 정맥주사, 피부를 통한 가시적 전달경로로 투약되는데, 만일 나노입자를 이용하면 필요한 약물을 정확한 지점으로 전달할 수 있어 약물의 효과를 극대화할 수 있다.

그러나 기존의 나노입자는 약물이나 생리활성물질을 넣을 수 있는 공간이 내부 중심 한 곳밖에 없어 성능과 기능에 한계가 있었다. 이 경우, 약효를 나타내기 전에 서로 다른 물질이 반응하는 등 제어하기 어려운 문제점이 있었다.

이은성 교수팀은 이산화규소(SiO2)의 표면에 물을 싫어하는 성질과 좋아하는 성질을 동시에 가지고 있는 양친성 고분자를 부착시켜 성장하게 했다. 이렇게 성장한 나노입자는 외부는 물을 좋아하는 성질을, 내부는 물을 싫어하는 성질을 갖는 독립적인 고분자 집합체가 된다.

이은성 교수팀이 개발한 야누스 나노입자는 두 개의 약물 저장 공간을 갖는다는 점에서 차세대 약물 복합제제로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

예를 들면 약물에 내성이 강한 암세포를 치료할 때, 연구팀이 개발한 야누스 나노입자의 한 면에는 내성을 억제하는 약물을, 다른 한 면에는 치료 약물을 시차를 두고 방출하면, 해당 암세포를 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 이밖에도 나노입자 한 면에 진단기능, 다른 한 면에 치료기능의 약물을 투입하는 식으로도 응용할 수 있다.

이은성 교수팀은 야누스 나노입자 기술을 더욱 발전시켜, 삼중구조·사중구조·포도송이 형태의 나노입자 등 다양한 모양을 만들어냈다.

이은성 교수는 "이번 연구를 통해 다양한 형태의 나노입자를 만드는데 성공했다"며 "향후 의약품뿐만 아니라 화장품 등 실생활에 다각적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업(기본연구) 등의 지원을 받았으며 화학분야 학술지인 앙게반테 케미 6월18일자에 게재됐다.