서울대병원 신경외과 백선하 교수, 서울대 융합과학기술대학원 박원철·임형준 교수 공동 연구팀은 암 온열치료에 유용한 브로마이드-산화철 나노입자를 개발했다고 17일 밝혔다. 이 입자는 기존에 사용되던 산화철 나노입자보다 우수한 치료 효과를 보였다.
나노입자를 활용한 자기 온열 치료법은 암세포 주변의 정상세포에 영향을 주지 않고 암세포만 국소적으로 치료하는 것을 목표로 한다. 이를 위해서는 적은 양의 입자로도 충분한 열을 발생시킬 수 있어야 한다.
자성 나노입자의 열 전달은 열 흡수율로 결정되는데, 코발트나 망가니즈 등의 중금속은 높은 열 흡수율을 갖는 자성체다. 하지만 인체에 독성을 유발할 수 있다는 점에서 연구팀은 산화철 나노입자에 주목했다.
산화철 나노입자는 각이 있는 형태로, 비등방성(방향에 따라 물질의 물리적 성질이 다른 것)을 증가시키면 열효율이 증가한다. 연구팀은 브롬화칼륨(KBr)을 이용해 다양한 각을 갖는 산화철 나노입자를 합성했다. 이때 사용된 용매는 PEI와 PEG로, 다른 유기용매를 사용한 합성법보다 독성이 덜하다.
연구팀은 합성된 입자들에서 열효율이 증가한다는 사실을 확인했는데, 특히 333.3mM의 브롬화칼륨을 합성했을 때 암세포 치료에 충분한 열이 전달됐다. 약 23℃의 발열 효과다.
연구팀은 나노입자의 독성을 확인하기 위한 세포 실험도 시행했다. 그 결과, 암세포와 일반세포 모두에서 나노입자 100μg/ml 농도까지는 독성이 없었다.
추가로 실시한 교류 자기장 내 암세포 생존 테스트에서는 △나노입자(NP) △교류자기장(AMF) △나노입자+교류자기장(NP+AMF) 그룹 중, 나노입자+교류자기장 그룹에서 암세포의 성장이 가장 더딘 점이 확인됐다.
백선하 교수는 "이번에 개발된 브로마이드-산화철 나노입자는 온열 암 치료에서 좋은 성능을 보일 것으로 예상된다"며 "전임상 실험에서 좋은 결과를 얻게 되면 임상 적용에 한걸음 더 나아갈 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 《영국왕립화학회저널(RSC Advances)》 최신호에 게재됐다.
