박재형 성균관대 교수 연구팀이 질환 조직 내 특이적 자극에 감응하여 혈관확장 신호 전달 기체를 발생할 수 있는 생체적합성 고분자 기반의 나노입자를 개발했다고 한국연구재단이 17일 발표했다.

주요 사망원인인 암, 심장질환, 뇌혈관질환 등은 신생혈관 관련 질환으로서 혈행 장애가 수반된다. 하지만 단순 정맥주사 만으로는 약물의 전달효율이 10% 미만에 불과해 치료효과가 제한적이다. 이러한 한계를 극복하기 위해 히스타민, 산화질소 등의 혈관확장 유도 물질을 병용하여 약물전달 효율을 증가시키는 방법이 떠오르고 있다. 

산화질소(NO)는 생체 내에서 세포막 투과를 통해 확산되면서 다양한 생물학적 기능을 하며, 특히 혈관을 확장시킴으로써 혈관의 항상성 유지에 관여하기도 한다. 그러나 1초 미만의 짧은 반감기로 인하여 원하는 부위에서 최적화된 기능을 수행하는데 한계가 있다.

연구팀은 표적 부위에 축적된 후 특정 자극에 의해 선택적으로 산화질소를 방출할 수 있는 고분자 기반의 나노입자를 고안했다. 개발한 나노입자를 암이 유발된 동물모델에 정맥주사로 투여했을 때 암 조직의 혈관이 확장되고 혈관 투과성이 증진되었으며, 약물전달 효율이 높아지면서 우수한 항암 치료효능이 확인됐다.

나노입자는 암 조직에만 특이적으로 축적되고 흡수된다.

이들은 혈관에서 순환할 때는 반응하지 않고 세포 내 글루타치온에 감응하여 산화질소와 항암제를 방출한다. 종양 부위에서만 국소적으로 혈류량이 증가하기 때문에 기존 혈관확장제가 일으키는 혈압 감소, 두통 등의 부작용을 예방할 수 있다.

박재형 교수는 “생체적합성이 우수한 소재를 이용하여 혈행 장애의 개선 및 약물의 동시 전달이 가능한 원천기술로서, 향후 신생혈관 형성이 관여된 다양한 질환에 확대응용이 가능할 것으로 기대된다”라고 말했다.

과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(선도연구센터, 중견연구자)의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 나노 레터스 지난 11일자 논문으로 게재됐다.