영국의 리즈 대학(University of Leeds)의 연구진은 금 나노튜브가 암 세포를 광열적으로 파괴하는데 사용될 수 있다는 것을 발견했다. 이 금 나노튜브는 금 나노입자가 관형 구조를 가진 것이라고, 약물 전달체와 고해상도 의료용 이미징을 위한 나노탐침으로서 사용될 수 있을 것이다.
암 세포를 포함하는 모든 살아 있는 세포들은 가열함으로써 파괴될 수 있다. 일부 암 세포들이 화학 요법에 내성을 가질 수 있지만, 모든 세포들은 충분히 높은 온도를 인가했을 경우에 열에 의해서 변성될 수 있다. 고주파 열 치료(Radiofrequency ablation)와 집속 초음파 치료(high-intensity focused ultrasound)는 열적으로 종양을 제거하는데 일반적으로 사용된다. 이번 연구진은 근적외선으로 조사된 금 나노튜브가 암 세포를 광열적으로 파괴하는데 사용될 수 있다는 것을 최초로 발견했다.
이번 연구진은 나노튜브의 길이를 제어하는데 성공했다. 따라서 전자기 스펙트럼의 근적외선 부분에서 빛을 최적으로 흡수하도록 적절한 크기를 가진 나노구조를 제조할 수 있게 했다. 이러한 파장은 생물학적 조직이 이런 주파수에서 빛을 흡수하기 때문에 중요하다. 금 나노튜브에 의해서 흡수된 빛은 종양을 가열한다. 단일 파장의 펄스 레이저 빔을 사용함으로써, 이번 연구진은 금 나노튜브 주변의 암 세포를 파괴할 수 있을 정도로 온도를 빠르게 증가시킬 수 있었다. 적외선이 조직 속으로 몇 센티미터를 투과할 수 있기 때문에, 많은 유형의 종양들은 이런 열 효과에 의해서 제거될 수 있다.
이것이 전부가 아니다: 레이저 펄스의 밝기를 조정함으로써, 이번 연구진은 암 세포를 파괴하거나 종양의 이미지를 찍는데 나노튜브를 이용할 수 있다는 것을 발견했다. 이미징(imaging)의 경우에, 이번 연구진은 쥐의 대장암 세포 속의 금 나노튜브를 검출하기 위해서 MSOT(multispectral optoacoustic tomography)라고 불리는 새로운 기술을 사용했다. 이 실험에서, 이번 연구진은 동물에게 정맥 주사로 나노튜브를 주입했고, 종양 부위에 나노물질이 축적된다는 것을 발견했다. 이것은 근적외선을 흡수한 금 나노튜브가 생의학적 분야에 사용될 수 있다는 것을 보여준 최초의 사례이다.
나노튜브가 중공(中空)의 코어(core)를 가지고 있기 때문에, 그들은 항암 약물을 탑재할 수 있다고 이번 연구진 중 하나인 James McLaughlan은 말했다. “이런 방식으로 치료 약물의 국부적인 방출 및 약물 표적화를 수행하는 것은 환자에게 최소한의 독성을 주면서 암을 인식하고 치료하는데 사용될 수 있다.” 실제로, 이번 연구진은 쥐가 약 72시간 후에 금 나노튜브를 배출한다는 것을 발견했다. 그래서 그들은 살아있는 유기체에 해로운 영향을 주지 않을 것이고, 이것은 생의학적 분야에 나노입자를 적용하는데 중요한 요소가 될 것이다. 금 나노튜브가 PSS(poly(sodium 4-styrenesulfonate))로 코팅된다는 사실은 건강한 세포에 더 적은 독성을 주면서 혈류 속에 존재할 수 있게 한다.
이 연구에 참여하지 않았던 조지아 공대(Georgia Tech)의 Younan Xia은 다음과 같이 말했다. “나노케이지, 나노막대, 나노쉘(nanoshell) 등의 다른 유형의 금 구조가 종양을 파괴하는데 이전에 사용되었지만, 이번 연구는 나노구조의 형상 또는 형태를 변화시킴으로써 종양 표적화 효능을 향상시켰다.” 이 연구결과는 저널 Advanced Functional Materials에 “Engineering Gold Nanotubes with Controlled Length and Near-Infrared Absorption for Theranostic Applications”라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/adfm.201404358).
