병든 세포 찾아는 ‘나노 MRI 램프’ 개발

IBS 나노의학 연구단, 자기공명튜너 현상 발견

질병을 선택적으로 찾아 강한 MRI 신호를 보내는 ‘나노 MRI 램프’가 개발됐다.

기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 화학과 특훈교수) 연구팀은 자기 공명 튜너(Magnetic Resonance TuningㆍMRETㆍ엠레트) 현상을 처음으로 발견해 이 같은 원리를 규명했다고 6일 밝혔다.

MRET는 두 자성물질의 근접도에 따라 MRI 신호 강도가 달라지는 현상이다.

연구팀은 MRET의 작동원리를 실험과 이론으로 증명하고 질병 진단에도 적용할 수 있음을 밝혔다.

MRET 기반으로 작동하는 나노 MRI 램프는 자성나노입자, 상자성 물질(paramagnetic material), 생체인자 인식 물질 3가지로 구성돼 있다.

나노 MRI 램프는 자성나노입자와 상자성 물질 간 거리에 따라 MRI 신호를 켜거나 끌 수 있다.

생체인자 인식물질은 나머지 두 자성물질을 연결하고 생체인자 인식 물질이 질병 인자같은 특정 단백질과 결합하면, 연결된 자성물질 간 거리가 멀어지며 MRI 신호가 켜진다.

MRET 현상은 상자성 물질 안에 있는 전자스핀의 움직임(전자스핀요동)이 자성나노입자의 간섭을 받아 발생한다.

상자성 물질이 자성나노입자에 가까이 붙어 있을 때는 전자스핀요동이 느려지며 MRI 신호가 약해진다.

그러나 둘 사이가 7㎚(나노미터) 보다 멀어지면 전자스핀요동이 빨라지며 MRI 신호가 켜진다.

나노 MRI 램프는 병든 조직을 주변 조직에 비해 최대 10배 밝게 보이는 고감도 영상을 구현한다.

천진우 단장은 “기존 MRI 조영제는 밝은 대낮에 램프를 켜는 것이라면 나노 MRI 램프는 밤에 램프를 하나 켜는 것”이라고 설명했다.

나노 MRI 램프는 자기장의 원리를 활용하기 때문에 생체인자 인식 물질만 바꿔주면 다방면으로 쓸 수 있다.

그 예로 생체 내에 존재하는 다양한 염기서열의 유전자, 단백질, 화학분자, 금속, 산도 (pH) 등을 MRI로 영상화 할 수 있다.

나노 MRI 램프는 생체 깊은 곳에 있는 질병 인자를 탐색하는 데 매우 효과적인 관찰도구가 될 것으로 기대된다.

천 단장은 “나노 MRI 램프는 원리가 간단하면서 높은 정확도와 민감도를 나타내 더욱 정밀하고 정확한 진단을 가능하게 한다”며 “분자 수준에서 관찰하고 진단하는 영상진단의 신개념을 제시했다”고 말했다.

이 연구결과는 재료 과학 분야 국제 저명 학술지인 7일 새벽 1시 온라인판 ‘네이처 머티리얼즈(Nature Materials)’에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@