[과학을 읽다]스마트 나노봇…수술없이 종양 제거

국내 연구팀, 초음파 원격제어로 암 추적해 치료하는 '나노로봇' 개발

▲수술없이 종양을 제거할 수 있는 나노로봇이 나왔다.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 수술 없이 종양을 제거하는 스마트 나노로봇이 개발됐습니다. 초음파로 원격제어가 가능하고 암을 추적해 치료할 수 있습니다. 국내 연구팀이 초음파로 원격제어 하는 스마트 나노로봇을 이용해 외과적 수술 없이 종양을 치료할 수 있는 초음파 역동치료 기술을 내놓았습니다.

스마트 나노로봇은 나노크기(10억분의1m)를 가지는 금·티타늄 기반의 로봇입니다. 체내에 주입해 종양을 추적하며 초음파로 원격 제어해 많은 양의 활성산소종을 발생시킵니다. 초음파 원격제어로 활성산소종을 발생시켜 부작용이 거의 없이 종양을 치료할 수 있는 신개념 나노의약품 중 하나입니다. 활성산소종은 산화적 스트레스에 의해 암세포를 사멸시킵니다.

암은 인류의 건강을 위협하는 최대의 적입니다. 최근 광역동치료가 주목받고 있습니다. 빛에 의해 활성화된 광감각제가 활성산소종을 발생시켜 종양을 치료하는 기술로 부작용이 거의 없고 뛰어한 종양 치료효과를 나타내는 기술입니다. 이 치료에는 한계가 있습니다. 빛은 체내 침투율이 낮아 신체 내 깊숙한 곳에 위치한 주요장기인 간, 췌장, 신장 등의 종양치료에는 적용이 불가능하다는 데 있습니다.

초음파장비는 체내 깊숙한 곳에 도달 할 수 있는 초음파를 이용해 질병을 진단하는 장비입니다. 전 세계적으로 가장 많이 보급된 진단 장비입니다. 초음파에 의해 활성산소종을 발생시킬 수 있고 암 표적성이 우수한 나노소재가 개발될 경우 기존 광역동치료의 한계를 극복한 새로운 치료법의 개발이 가능합니다.

연구팀은 인체 투과도가 낮은 빛을 이용하는 광역동치료기술의 한계를 극복하기 위해 초음파 자극으로 원격 제어되는 기술에 주목했습니다. 활성산소종을 발생하는 생체적합성 금·티타늄 나노입자 기반의 나노로봇을 개발해 초음파역동치료에 적용했습니다. 초음파에 의한 활성산소종 발생효율이 낮은 광감각제를 사용했던 기존연구와 달리 티타늄 나노입자에 금 나노입자가 도입된 나노로봇을 이용해 초음파 자극 때 활성산소종을 폭발적으로 발생시킵니다.

개발된 나노로봇은 생체적합성이 우수한 고분자로 표면이 구조 변경했습니다. 정맥주사를 통해 투여할 때 암 조직을 탐지해 선택적으로 도달할 수 있는 능력이 매우 우수합니다. 인체에 적용하면 외과적 수술이나 부작용이 심한 항암제등을 사용할 필요 없이 나노로봇을 통해 간단한 초음파 처리를 통해 암 조직을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

이번 연구는 박재형 성균관대 교수 연구팀이 진행했습니다. 연구결과는 국제 학술지 나노 레터(NANO letters) 10월12일자(논문명 : Long-Circulating Au-TiO2 Nanocomposite as a Sonosensitizer for ROS-Mediated Eradication of Cancer)에 실렸습니다.

박재형 교수는 "이번 연구는 외과적 수술이나 항암제 없이 인체에 무해한 초음파로 나노로봇을 원격 제어해 암을 치료하는 기술로 종양 치료에 있어 새로운 패러다임을 제시한 것"이라며 "기존의 종양 치료가 가지는 한계를 극복해 암으로 인한 사망률 감소에 크게 기여할 것으로 기대된다"고 말했습니다.

다만 앞으로 거쳐야 할 단계가 많습니다. 박 교수는 "동물실험에도 성공해 나노로봇의 체내 독성에 대한 후속연구가 이뤄진다면 임상에도 곧 적용될 수 있을 것"이라고 덧붙였습니다.