빛으로 일산화질소 조절 `질병치료`

IBS연구단, 스마트NO 전달시스템 개발
동물실험에서 손상각막세포 재생 확인

국내 연구진이 빛에 반응해 일산화질소를 저장하고 방출함으로써 신체 상처뿐 아니라 박테리아, 혈관, 암 등 다양한 질병을 치료해 주는 나노입자를 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계자기조립연구단 김원종 그룹리더팀은 서울대 김정훈 교수팀과 공동으로 빛과 산도 변화에 반응해 일산화질소를 저장하고 방출하는 '빛 감응성 스마트 NO 전달 시스템'을 개발했다고 23일 밝혔다.

일산화질소는 우리 몸에서 혈관 팽창과 신경 전달, 상처 치유 등 중요한 역할을 한다. 많은 연구자들이 인체 내에서 일산화질소 저장·방출을 제어할 수 있는 기술을 개발해 왔지만, 기체 특성상 매우 불안정해 쉽게 다른 물질로 변질돼 제어가 쉽지 않았다. 또 전이금속을 이용해 일산화질소를 전달하는 기존 기술은 독성 문제가 있고 다량의 일산화질소를 저장할 수 없는 한계가 있었다.

연구팀은 일산화질소를 저장했다가 방출할 수 있는 나노입자 구조를 개발했다. 이 나노입자는 다량의 일산화질소를 함유한 '디아제늄디올레이트'와 빛에 노출되면 산을 생성해 산도(pH)를 낮추는 'o-나이트로벤즈알데하이드'(o-NBA)를 포함하는 구조로, 입자 표면에 생체 적합성이 높은 인산칼슘 코팅막을 씌웠다.

이 입자는 빛이 차단된 환경에서는 디아제늄디올레이트를 둘러싼 인산칼슘 코팅막이 일산화질소 방출을 억제한다. 반면 빛에 노출시키면 입자 표면의 o-NBA가 산을 생성해 인산칼슘 코팅막을 분해, 디아제늄디올레이트가 외부로 노출돼 일산화질소가 방출된다. 실험동물의 각막 상처 부위에 이 나노입자를 씌워 빛으로 일산화질소 방출을 조절한 결과, 각막 상피세포가 재생되는 효과가 확인됐다.

김원종 IBS 그룹리더는 "지구 상에 존재하는 가장 작은 치료물질인 일산화질소를 제어하는 데 성공했다"며 "시술 직전 간편한 빛 처리를 통해 일산화질소 방출을 유도할 수 있어 향후 박테리아 관련 질환, 혈관 질환, 암 등 다양한 질병 치료에 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 나노과학 분야 국제적 학술지 'ACS나노' 온라인판에 최근 게재됐다.

대전=이준기기자 bongchu@