암치료제를 실은 총알이 암세포를 향해 돌진한 뒤, 암세포에 약물을 방출한다. 또 근적외선 레이저를 발사해 암세포를 태운다.’ 한국연구재단이 개발한 ‘암 표적 총알’의 암치료 프로세스다.

한국연구재단은 가톨릭대 정현도 교수, 성균관대 박우람 교수 공동연구팀이 엑스레이 영상으로 암 위치를 확인하면서, 근적외선으로 항암제 제어방출 및 광열 치료(photothermal therapy)를 동시에 할 수 있는 항암치료용 임플란트인 ‘약물방출 총알’을 개발했다고 30일 밝혔다.

광열 치료는 정상세포보다 열에 약한 암세포의 약점을 이용, 체외에서 근적외선 레이저를 쪼여 암세포를 태우는 치료법이다. 정상조직의 손상 없이 암세포만 선택적으로 없애는 장점이 있다.

공동연구팀은 광열 치료와 근적외선에 반응해 약물을 방출하는 치료를 동시에 수행하는 다기능 나노 약물 플랫폼을 개발했다. 플랫폼의 핵심은 총알 형태의 임플란트인데, 임플란트를 암 조직에 침투시켜 근적외선을 쬐면 나노 약물이 방출되는 방식으로 설계했다.

‘약물 방출 총알’은 폴리락트산과 티타늄 등의 생분해 소재를 활용해 3D 프린팅으로 제조했고, 항암제를 상변화물질(물질의 상태가 변하면서 많은 열을 흡수 또는 방출할 수 있는 물질)과 함께 총알 형태의 임플란트 내부에 탑재했다.

사용된 3D 프린팅 소재는 근적외선을 적용하면 발열하는 특성이 있으며, 엑스레이선 불투과성이 있어 영상 유도 광열 치료가 가능하다. 또 상변화물질과 함께 탑재된 약물은 광열 치료 때 발생하는 열로 약물 방출을 조절할 수 있다.

공동연구팀이 개발한 ‘나노 약물 방출 총알’은 전임상실험을 통해 암 크기 감소 효과가 확인됐고, 카테터를 이용한 국소 전달 기능도 검증됐다. 논문 공동 교신저자인 정현도·박우람 교수는 "항암치료뿐 아니라 조직 재생, 당뇨, 관절염 등 다양한 질병에 적용해 혁신적인 난치성 질환 치료제를 개발할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다. 이 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.