한국기초과학연구원(IBS)이 방사선 피폭으로부터 전신을 보호하는 나오입자를 개발했다.
IBS는 2일 나노입자연구단 현택환 단장 연구팀은 박경표 서울대치의학대학원 교수 연구팀과 공동으로 방사선 조사 시 유발되는 과량의 활성산소를 극소량 투여량으로도 제거할 수 있는 나노입자를 개발했다고 밝혔다.
현재 미국 식품의약국 승인을 받은 방사선 보호제는 아미포스틴이 유일한데, 전신이 아닌 타액선 손상만 제한적으로 예방할 수 있고 독성에 의한 부작용 우려가 있다.
이런 한계를 넘어서기 위해 연구진은 활성산소를 제거할 수 있는 나노입자 세륨산화물(CeO2)과 망간산화물(Mn3O4)에 주목했다. 이 나노입자들은 패혈증·파킨슨병·알츠하이머 등 활성산소 관련 질병 치료에 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
이어 연구진은 나노입자 구조를 제어해 활성산소 제거능력을 향상 시켜 체내 독성 유발 문제를 해결했다. 세륨산화물 나노입자 위에 망간산화물 나노입자를 증착시킨 형태의 나노입자를 제작한 것.
그 결과 두 나노입자의 격자 차이로 인해 망간산화물 입자 내의 격자 간격이 벌어지고, 이에 따라 표면 흡착에너지가 조정됐다. 결과적으로 합성된 세륨-망간산화물 나노입자는 세륨산화물 나노입자보다 항산화 성능이 최대 5배 이상 높아졌다.
또 연구진은 인간 소장 오가노이드를 사용해 합성된 나노입자의 방사선 보호 효과를 분석했다. 나노입자의 투여로 방사선으로 인한 DNA 손상, 세포자살, 스트레스 등 부작용이 획기적으로 개선됐으며, 세포 재생 관련 유전자들의 발현이 증가했다.
동물실험을 통해 소량의 나노입자로도 보호 효과가 높음을 입증했다.
실험쥐에게 아미포스틴 권장 투약량의 360분의 1에 해당하는 매우 적은 양의 나노입자를 투여했음에도 치사율 100%의 고선량 방사선 노출에도 66%가 생존했다. 아미포스틴보다 약 3.3배 높은 생존율이며 실험쥐의 장기 손상이 줄고, 장기 재생이 활발하게 진행되고 있음도 확인했다.
박경표 교수는 “합성된 나노입자가 임상에 적용될 수 있도록 높은 항산화 성능을 입증하는 동시에 생체 독성 문제를 최소화하는 데 집중했다”고 밝혔다.
현택환 단장은 “세륨-망간 산화물 헤테로 나노입자는 방사선 피폭으로부터 인체를 보호하는 효과적인 보호제로 활용될 수 있다”며 “방사선의 의학적 활용은 물론 원자력발전소 사고로 인한 피해 우려까지 덜어줄 수 있을 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구 결과는 재료분야 권위지인 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials‧IF 27.398)’에 온라인판에 게재된에 이어 8월호 표지논문으로 실릴 예정이다.
