나노입자를 몸속에 주입ㆍ배출ㆍ모니터링 모두 가능

기초지원연, 고감도 생체 추적 가능한 나노입자 개발

몸속에 나노입자를 주입해 체내 이동경로를 따라 장시간 모니터링 할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국기초과학지원연구원(원장 이광식)은 바이오융합분석본부 생체영상연구팀 홍관수ㆍ박혜선 박사와 한국화학연구원 의약바이오연구본부 나노라만융합연구센터 서영덕ㆍ남상환 박사 공동 연구팀이 생체적합성과 안정성이 높으면서 근적외선 이미징이 가능한 업컨버젼 나노입자(upconversion nanoparticle)를 개발해 체내에서 장시간 나노입자의 이동경로를 추적할 수 있는 ‘고감도의 생체 추적 영상 기술’을 개발했다고 4일 밝혔다.

앞으로 이 기술을 통해 암 진단과 세포 치료제의 효능에 대한 실시간 모니터링이 가능해질 전망이다.

업컨버젼 나노입자는 낮은 에너지(장파장)를 주입하면 높은 에너지(단파장)를 방출하는 나노입자로 정량적인 모니터링이 가능하다.

홍 박사팀이 개발한 업컨버전 나노입자는 인체투과에 유리한 근적외선을 흡수(980㎚대)ㆍ방출(800㎚대)하며 지속적인 광원의 노출에도 광탈색(photobleaching)이 일어나지 않아 생체 내에서도 정량적인 분석이 가능하다.

이 나노입자를 활용하면 암 전이 여부를 판단하는 데 중요한 요소인 감시림프절(sentinel lymph node)을 광학 영상보다 정확하게 관찰할 수 있다.

기존 나노물질보다 4배 이상 높은 감도를 지녀 소량으로도 정밀 관찰이 가능하다.

공동 연구팀은 실험동물 쥐의 발바닥에 나노입자를 주입하고 업컨버전 전용 근적외선 생체영상 장비를 활용해 30일간 관찰했다.

그 결과 나노입자가 림프관을 통해 감시림프절로 이동하고 체외로 배출되는 전 과정을 확인했다.

암 진단과 치료를 위해 연구가 꾸준히 진행 중인 나노입자는 생체 안정성과 적합성에 대한 우려가 있었다.

그러나 이 연구를 통해 체외 배출을 정량적으로 확인하는 방법이 제시돼 관련 연구가 더 힘을 받게 될 전망이다.

홍관수 기초지원연 박사는 “전이성 암의 진단이나 줄기세포 또는 면역세포를 이용한 세포치료과정의 모니터링에는 장시간 생체 추적 영상이 요구되기 때문에 이번에 개발한 고감도의 업컨버젼 나노입자가 정량적인 생체 추적 영상 분석에 유용하게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 지난달 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@