광열 요법 (PTT)은 치료상의 작용제가 광자로부터 에너지를 흡수하여 부분적으로 열의 형태로 이용하는 암치료의 한 종류이다. 치료상의 작용제인 나노입자들이 종양 근처에 가까이 다가갔을 때, 온도 증가는 세포 손상을 이끌 수 있다. 즉, 이 온도 증가가 암 세포를 죽인다. PTT에 대한 연구는 지난해 개발된 다양한 근 적외선 (NIR) 흡수 플라즈몬 나노물질들로 인해 커다란 진보를 이루었다.
비슷한 접근법은 열 대신 광을 이용하고 이를 광역학 요법 (PDT)이라고 불린다. 이 기술은 암 세포들을 죽이기 위해 특정한 종류의 광을 이용하여 광감응기로 불리는 화학 화합물의 이용을 요구한다. 종양 내 광감응기는 광을 흡수하고 단일항 산소인 수산화 라디칼처럼 활성산소 (ROS)와 암 세포들을 거의 파괴시키는 과산화산소를 발생시킨다.
이 기술들이 수 년 동안 개발되어 왔지만, 최근 다양한 형태의 금 나노입자들 (막대, 케이지, 구), 양자점이나 철 산화물 나노입자들과 같은 나노물질의 이용이 효험에 대한 메커니즘을 찾으려는 노력의 일환으로 그들의 치유 방법들을 개선할 수 있게 해 주었다.
또한 과학자들은 시너지적인 치유 효과들을 얻기 위해 나노물질 매개 PTT와 유기 광감응기 매개 PDT의 결합을 개발했다. 그러나 대부분의 접근방법들은 적은 레이저 도즈 조건들에서 특히 완전한 파괴보다 종양 억제만 얻었다.
이용된 나노물질들 중 구리 황화물 나노결정들은 700~1100nm의 에너지 수준에서 인간 조직에 투명하도록 고려된 근적외선 광을 효과적으로 흡수할 수 있기 때문에 훌륭한 효과를 얻는다. 이 플라즈몬 나노결정들이 PTT에 대한 물질로 많은 주의를 끈 또 다른 이유는 더 깊숙한 종양 침투의 가능성을 이끄는 작은 크기이다.
이전 보고들은 구리 황화물 나노결정들의 광열 메커니즘과 광 유도 세포 사멸을 연결했지만, 광역학 특성의 어떠한 증거도 아직 보고되지 않았다.
최근 "Plasmonic Copper Sulfide Nanocrystals Exhibiting Near-Infrared Photothermal and Photodynamic Therapeutic Effects"라는 제목으로 ACS 나노 지에 최근 보고된 새로운 연구에서, 국제 연구팀은 구리 황화물 나노결절들의 PTT 활성도를 시험하기 위해 비생명 에세이, 배양된 암세포, 흑색종 동물 모델를 이용했다. 이 논문은 NIT 활성화로 PDT와 PTT 치료 모두에 대하여 조사 가능한 콜로이드 NIT 플라즈몬 구리 황화물 나노결정들의 작용 원리를 설명하고 있다.
이는 NIR 광방사 하에서 구리 황화물 나노결정들(Cu2-xS)이 인비트로와 인비보 모두 PTT와 PDT 메커니즘들을 통해 효과적인 암 파괴 효험을 이룬다는 첫 번째 보고이다.
중국 과학 아카데이 물리와 화학 기술 연구소 부교수인 후이유 리우 박사는 자신들의 발견이 광열 치료와 광역학 치료 매개 메커니즘들을 통해 NIR 조사 아래에서 흑색종 암 방지할 수 있는 구리 황화물 나노결정의 이중 기능들을 실현했다고 전했다. 그는 이 결과는 구리 황화물 나노결정들에서 구리 이온들의 누설이 PTT 메커니즘과 함께 새로운 메커니즘으로 역할을 하는 NIR 광 조사 아래에서 ROS 발생을 증가시킬 수 있다는 것을 보여주는 최초의 보고라고 덧붙여 말했다.
ROS 발생 메커니즘을 조사하는 연구원들은 분해된 Cu2+의 환원이 생물학적 산화환원 분자들, 즉 아스코브산과 글루타티온과 더 상호작용하고 이로써 ROS 발생을 촉발하는 CU+ 이온들을 이끈다는 것을 보일 수 있었다.
특히, 연구원들이 나노입자들을 포함하는 시나리오를 이용하지만, ROS 발생에 대한 이론은 20여년 전 카디스카에 의해 제안된 하베르-와이스 주기로 알려진 고전 화학 연구를 이용하고 있다. 유망한 광열 치료 효과를 기반으로 연구팀은 이중 기능 Cu2-xS 나노결정들이 암 치료에 대한 훨씬 더 강한 플랫폼을 이끌 것으로 기대하고 있다.
또한 연구원들은 B16 쥐 모델에서의 발견을 확인하기 위해 다중 흑색종 동물 모델들의 이용 등이 포함된 플랫폼을 위해 부가적인 극한, 임상 시험들을 수행할 계획이다. 연구원들이 극한, 임상 상태에서 나노안전의 측면에서 다양한 암 모델, 즉 흑색종과 머리와 목 암의 실험완료에 따라 개념 증명 결과들에 기반한 더 많은 연구들이 PTT, PDT 혹은 이중 기능 플랫폼을 평가하고 최적화하기 위해 요구된다.
리우 박사는 제조 측면에서 나노물질 생산 확장성과 품질 조절이 고려될 필요가 있다고 말했다.
