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[아시아경제 김봉수 기자] 한국 연구진이 나노입자를 이용한 광열 암 치료로 수술이나 항암제없이 유방암 및 피부암 치료가 가능한 기술을 개발했다.
특히 연구 수준이 아닌 실제 임상환경에서 최적의 광열 치료 조건을 찾아낸 것으로, 바로 임상적용이 가능한 데다 다양한 암에 대한 광열치료 모델 개발에 응용할 수 있다는 점에서 의미가 크다.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 남기환·배지용·장기수 박사 연구팀이 인간 생체조직 내 금나노입자의 광열특성을 정량적으로 분석하고, 이를 기반으로 정상조직과 암조직의 열적 손상정도를 정밀하게 예측할 수 있는 광열 암 치료 모델을 개발했다고 14일 밝혔다.

나노입자를 이용한 광열 암 치료는 나노입자에 특정파장의 빛을 조사했을 때 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance)에 의해 나노입자에 흡수된 빛에너지가 열에너지로 변환되는 현상을 이용한다.
이때 생성된 열을 제어해 국소부위에 위치한 암세포들을 사멸시키는 치료법으로, 정상세포보다 열에 약한 암세포의 특성을 이용한다.

기존의 외과적 수술, 화학적 치료, 방사선 치료와 달리 정상조직의 손상없이 암 조직만을 선택적으로 사멸할 수 있어 차세대 암 치료 기술로 각광받고 있다.
이에 광열 암 치료의 효과를 극대화하고 암 재발 방지를 위한 다양한 기능성 나노입자 개발 및 치료전략 연구가 전 세계적으로 활발히 진행 중이다.

문제는 정상 조직의 손상없이 암 조직만을 선택적으로 사멸하고, 치료후 암의 재발이나 다른 조직으로의 암세포 전이가 없도록 완전히 사멸시켜야 한다는 것이다.
이를 위해 암 조직만을 완전히 사멸할 수 있는 최적의 치료조건을 찾아야 한다.
레이저의 출력 및 조사시간, 레이저가 전파되는 주변 생체조직의 성질 및 구성상태, 나노입자의 기하학적 형태나 구성에 따른 광열특성, 암병소에 최종 도달된 나노입자의 수량, 암조직의 위치 및 크기, 암세포의 종류 등 다양한 가변적 요인들을 종합적으로 고려해야 한다.

연구팀은 생체와 유사한 환경에서 다양한 실험을 할 수 있도록 3차원 바이오프린팅 기술을 도입, 살아있는 사람의 유방암세포를 생체재료로 활용하여 인공 생체조직체를 제작했다.
더불어, 다양한 생체조직체의 광학적, 열적, 생물리적 특성을 고려하는 전산 생물리 해석(Computational biophysics analysis) 기술을 융합하여, 인간의 복잡한 생체환경을 정확히 모사했다.

광열온도에 직접적 영향을 주는 다양한 변수들을 모두 대입해 생체조직 안에서 광열온도의 열 전달과정과 정상조직이나 암조직의 열 손상정도를 정량적으로 실시간 분석했다.
최종적으로 임상에서도 사용이 가능한 최적의 광열 암 치료 조건을 찾아낼 수 있는 암 치료모델을 개발할 수 있었다.

이번 연구 결과는 재료과학 및 의료공학분야 국제 학술지 'Advanced Healthcare Materials'에 최근 게재됐다.

남기환 KBSI 박사는 “이번에 개발한 광열 암치료 모델은 활용 가능성 수준에서만 논의되던 광열 암 치료를 실제 임상에서 사용할 수 있게 했다”며 “최근 주목받고 있는 3차원 바이오프린팅 기술과 전산 생물리 해석 기술의 성공적인 융합을 통해 생체 내 나노입자의 광열특성에 대한 정량적인 분석기법을 개발함에 따른 결과”라고 말했다.