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핵심내용

-‘Biomaterials’지 발표,“생체에 안전한 자성나노입자 개발에 새로운 방향 제시”-

□ 질병진단 등 치료와 생명공학에 광범위하게 활용되는 상자성나노입자*가 세포독성**을 일으킨다는 새로운 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

     *)상자성(paramagnetic)나노입자 : 비(非) 자기장 환경에서는 자성을 띄지 않지만, 자기장에서는 자성을 띄는 나노입자

     **)세포독성 : 세포 내·외부의 자극이나 감염 등에 의한 세포활성 감소, 세포자살 등의 현상

 ○ 경북대학교 채권석 교수와 장용민 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 일반연구자지원사업(기본연구)의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 생체재료 및 생체의료공학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Biomaterials’지에 온라인(9월 10일자)으로 게재되었다.

     (논문명 : The effect of static magnetic fields on the aggregation and cytotoxicity of magnetic nanoparticles)

□ 채권석 교수 연구팀은 상자성나노입자가 큰 세기의 자기장에서 자성을 띠게 되어(자화) 스스로 견고하게 응집되면 세포독성을 일으킨다는 사실을 규명하였다.

  ○ 치료와 생명공학 등에 광범위하게 사용되는 상자성나노입자는 다른 종류의 나노입자와 마찬가지로 생체안전성 확보가 필수적이다. 그러나 지금까지 자성나노입자의 생체안전성 기준이 명확하지 않아, 전 세계적으로 기준을 수립하기 위한 다양한 기초연구가 활발히 진행되고 있다. 채 교수팀은 전자기장의 생체영향 연구분야인 전자기생물학(electromagnetic biology)을 적용하여 상자성나노입자의 세포독성을 면밀히 조사하였다.

  ○ 기존의 연구결과에 따르면, 상자성나노입자의 세포독성은 거의 문제되지 않을 만큼 미미한 수준이었다. 그러나 최근 ‘나노물질’의 예기치 않은 문제점들이 하나둘씩 밝혀졌고, 어떤 경우에는 그 독성이 인체에 유해한 수준인 것으로 확인되었다.

  ○ 채 교수팀은 상자성나노입자가 이용되는 실제 환경인 ‘자기장’이라는 특정한 환경에서는 상자성나노입자끼리 견고하게 응집되어 세포 내·외부에 자성나노입자의 밀도를 증가시키고, 이로 인해 활성산소의 양도 증가되는데, 이것은 기존의 비(非) 자기장 환경에서 확인된 독성의 수준을 통계적으로 유의한 정도로 초과하여 △세포활성 감소 △세포자살 증가 △세포주기 변형 △종양 유발과 관련된 다핵성거대세포의 증가 등의 세포독성을 나타낸다는 사실을 규명하였다.

 
  ○ 또한 연구팀은 특히 다양한 분야에 활용되었거나 적용하기 위해 활발히 개발되고 있는 자성나노입자의 세포독성이 지금까지 비 자기장의 조건에서 평가됨에 따라, 자성나노입자의 국내·외 생체안전성 기준에 문제가 있고, 이에 대한 개선이 필요함을 지적하였다.

□ 채권석 교수는 “이번 연구는 현재 질병진단 등 다양한 용도로 활용되는 상자성나노입자가 큰 세기의 자기장에서 세포독성을 일으킨다는 사실을 규명한 것으로, 최근 활용범위가 확대되고 있는 상자성나노입자의 생체안전성 기준을 수립하고 생체에 안전한 자성나노입자를 개발하는데 크게 기여할 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

상세내용

용   어   설   명

1. 세포활성(cell viability): 세포의 활성 상태를 측정하는 지표의 하나로서, 본 연구에서는 세포 내 ATP(adenosine triphosphate, 아데노신3인산)의 양을 측정했음.

2. 세포자살(apoptosis): 세포가 세포 내·외부의 어떤 자극에 의해서 스스로 일련의 순서에 따라 세포의 구성 성분들을 분해하여 기능을 못하게 함으로써 수명을 다하는 현상.

3. 다핵성거대세포(multinuclear giant cell): 하나의 핵을 가진 대부분의 정상세포와 달리 여러 개의 핵을 갖는, 정상세포보다 크기가 큰 비정상세포. 단핵성세포가 어떤 특별한 조건에서 다핵성거대세포가 되며 이는 몇 종류의 종양 발생과 관련된다고 보고되고 있음.

사   진   설   명

그림 1. 자성나노입자가 정자기장(static magnetic filed, 0.4 T) 하에서 응집하여  선형 모양 형성.

 그림 2. 정자기장(static magnetic filed 1.5 T, MRI) 조건에서 자성나노입자에  의한 생쥐 간세포의 세포자살.

그림 3. 정자기장(static magnetic filed, 0.4 T)과 자성나노입자에 의한 다핵성거대  세포의 증가.