新 나노입자 개발로 온열치료 효과 더하다
철-산화철 코어 셸 나노입자, 합성은 쉽고 비용은 적어
세계적으로 암 환자 발생은 꾸준히 늘고 있으며 많은 사망자가 발생한다. 암 치료를 위해 수술요법, 항암 화학요법, 방사선치료 등을 시행하지만 여러 부작용 위험이 따른다.
최근 나노입자를 활용한 온열 치료법이 주목받고 있다. 온열치료란 암세포에 열을 가하는 치료법이다. 체내 깊숙이 위치한 종양까지 얼마나 열을 충분하게 전달할 수 있는지가 성과를 좌우한다.
서울대병원 신경외과 백선하 교수, 서울대 융합과학기술대학원 박원철 교수팀은 온열치료에 유용한 철-산화철 코어 셸 나노입자를 개발했다고 7월 16일 밝혔다. 이는 기존에 사용하는 나노입자보다 치료 효과나 비용 측면에서 우수한 것으로 나타났다.
예를 들어 금 나노입자는 기계적인 물성이 약할뿐더러 가격도 비싸다. 철 나노입자는 물성이 강하고 큰 자성을 띠어 온열치료 효과는 좋다. 다만 쉽게 산화돼 반복 사용이 어렵다. 그 때문에 인체에 적합하고 치료 효과와 내구성도 우수한 새로운 나노입자 개발이 필요했다.
연구팀은 철 나노입자의 표면을 선택적으로 산화시킨 철-산화철 코어 셸 구조의 나노입자를 만들었다. 합성이 쉽고 비용이 저렴할 뿐 아니라 광열효과가 뛰어나 암세포에 열을 가하기 수월하다. 기존에 치료하기 어려웠던 악성 뇌종양을 포함한 난치성 암에도 효과적일 것으로 보인다. 또한, 공기와 물에 약했던 철 나노입자의 단점도 극복했다.
실제로 레이저 및 교류 자기장 환경에서 분석한 결과, 5분 이내에 각각 섭씨 20도, 6도가량 상승해 준수한 온도상승을 보였다. 5회 반복된 실험에서도 동일한 온도까지 상승해 우수한 내구성을 증명했다.
그림 . 교류 자기장 내 철-산화철 나노입자의 실험결과. 5분 이내에 섭씨 6도 가량 상승해 높은 온도상승률을 보였다. 또한 5회 반복된 실험에서도 동일한 온도까지 상승해 내구성을 증명했다.
서울대 융합과학기술대학원 박원철 교수는 “철-산화철 코어 쉘 나노입자는 광열변환효율은 최대 33%로 높은 수치를 보였고 5회 반복된 실험에서도 동일한 성능을 유지하여 안정된 나노입자임을 확인했다”고 밝혔다.
서울대병원 백선하 교수는 “이번에 개발된 철-산화철 코어 쉘 나노입자가 온열 암 치료에서 좋은 성능을 보일 것으로 예상한다”고 하였다.
이번 논문은 나노분야 국제학술지 ‘나노 컨버전스(Nano Convergence)’ 최신호에 게재됐다.
