케미칼-인산칼슘 나노껍질(nanoshell) 형성

[시사투데이 이용식 기자]

경희대학교 치의학전문대학원 악안면생체공학과 이상천 교수 연구팀은 정밀하게 자기조립된 고분자 마이셀(micelle)의 ‘미네랄화(Mineralization)’를 이용해 인체 투여 후 강한 견고성을 갖고 암조직 표적화 후 항암제를 방출할 수 있는 지능형 나노전달체 제조기술을 최근 개발했다.

이번 연구결과는 ‘공간적 미네랄화 기술을 이용한 견고성 및 약물방출제어 특성을 갖는 나노전달체 제작(Spatially Mineralized Self-Aassembled Polymeric Nanocarriers with Enhanced Robustness and Controlled Drug-Releasing Property)’이라는 제목으로 화학분야의 권위지인 ‘케미컬 커뮤니케이션 (Chemical Communications)' 1월호 표지논문으로 선정돼 21일 발간하게 된다.

지금까지 개발된 고분자 마이셀 전달체는 혈류 내 구조적 불안정성 및 표적세포에 도달하기 전 과량의 약물방출 등의 단점을 극복하기 어려웠다.

특히 세포내부로 들어간 후 약물방출이 가속화 되는 특성 부여가 어려웠다. 이교수팀은 고분자 마이셀의 미네랄화 기술을 이용해 기존 고분자 마이셀의 문제를 해결 했다.

Core-shell-corona 형의 고분자 마이셀에 칼슘 양이온 및 포스페이트 음이온을 연속적으로 첨가해 주면 마이셀의 중간 shell에 선택적으로 인산칼슘(calcium phosphate, CaP) 나노껍질(nanoshell)이 형성된다.

인산칼슘 미네랄 나노껍질은 고분자 마이셀의 견고성을 향상시켜 혈류 내에서 붕괴되지 않는 특성을 부여한다. 또한 세포내의 엔도좀/라이소좀 환경에서 인산칼슘의 용해에 의해 담지된 약물의 방출을 촉진할 수 있다.

이 교수팀은 이를 이용해 유방암 세포에 효율적으로 항암효과를 나타내는 나노전달체를 제작하는데 성공했다. 미네랄화를 위한 템플레이트 마이셀은 체내 독성이 낮은 고분자 성분이며 인산칼슘 나노껍질은 인체 골미네랄의 주성분이고 체내 구성 이온으로 용해되므로 인체에 무해한 전달체라는 점에서 더욱 흥미롭다.

이상천 교수는 “미네랄화 기술은 골재생용 지지체 및 임플란트 표면에 도입돼 세포성장 촉진 및 골접합을 촉진하는 기술로 각광받고 있으나 고분자 나노입자에 도입해 견고한 고효율 나노전달체를 제작하는 시도는 전례가 없다”며 “인산칼슘 미네랄의 근본적 특성, 즉 구조적 강건성, pH 감응형 용해특성 및 생체적합성을 적용한 기술로 약물 및 성장인자 등 다양한 전달시스템에 응용될 수 있는 플랫폼 기술을 개발했다는데 의미가 있다”고 말했다.

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