방사선 피폭으로부터 인체를 보호할 수 있는 나노입자가 개발됐다.

최근 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 현택환 단장(서울대 석좌교수)과 서울대 치의대 박경표 교수 연구팀은 방사선을 쬘때 생성되는 다량의 활성산소를 제거할 수 있는 나노입자를 개발했다고 밝혔다.

항암 치료·진단 분야에서 방사선 이용이 증가하면서 세계적으로 피폭 부작용을 줄일 수 있는 약제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

▲ 합성된 나노입자의 전신 보호 효과 모식도

방사선을 쬐면 인체 내 물 분자가 수 밀리초(ms·1천분의 1초) 내에 분해되며 다량의 활성산소가 발생한다.

활성산소는 세포에 손상을 일으키며, 최악의 경우 죽음에 이르게 할 수 있어 방사선 분해로 생기는 활성산소를 빠르게 제거하는 것이 중요하다.

현재 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받은 방사선 보호제는 아미포스틴이 유일하다.

하지만 아미포스틴은 전신이 아닌 타액선(침샘)의 손상만 제한적으로 막을 수 있고, 독성 때문에 부작용 우려도 있다.

▲ 합성된 나노입자의 방사선 보호 효과

연구팀은 활성산소를 제거할 수 있는 나노입자에 주목해 방사선 보호제를 개발했다.

세륨산화물과 망간산화물 나노입자는 패혈증·파킨슨병·알츠하이머 등 활성산소 관련 질병 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있지만, 다량 투여하면 독성을 유발할 수 있다.

연구팀은 나노입자의 구조를 제어해 적은 양으로도 활성산소 제거 능력을 높이는 데 성공했다.

세륨산화물 나노입자 위에 망간산화물 나노입자를 증착시킨 형태의 나노입자를 만들어, 두 나노입자의 격자 차이를 이용해 표면에 활성산소를 흡착시키는 에너지를 최적화했다.

이렇게 합성된 세륨-망간산화물 나노입자는 기존 세륨산화물 나노입자보다 항산화 성능이 최대 5배 이상 높아졌다.

연구진이 나노입자를 인간의 소장 '오가노이드'(organoid·줄기세포를 배양해 만든 유사 장기)에 적용해 분석한 결과 방사선으로 인한 DNA 손상, 세포 자살, 스트레스 등 부작용이 획기적으로 개선된 것으로 나타났다.

치사율 100%의 고선량 방사선에 노출된 실험 쥐에 아미포스틴 권장 투약량 360분의 1에 해당하는 매우 적은 양의 나노입자를 투여했음에도 아미포스틴을 투여했을 때보다 생존율이 3.3배 높은 것으로 나타났다.

현택환 단장은 "방사선의 의학적 활용은 물론 원자력발전소 사고로 인한 피폭 방제에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스'(Advanced Materials) 지난 11일 자 온라인판에 실렸으며, 8월호 표지논문으로 게재될 예정이다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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