인천대 생명공학부 나노바이오전공 심민석 교수 연구팀이 가천대 신소재공학과 이태일 교수 연구팀과 함께 항암치료 기술을 세계 최초로 제안해 화제다.

11일 인천대에 따르면 심 교수 연구팀은 압전 나노 소재 기반의 초음파 유도 압전역학 치료법(piezodynamic therapy)과 대사 항암 치료법이 접목된 새로운 항암 치료 기술을 세계 최초로 제안한데 이어 이를 구현하려고 해당과정 억제제가 탑재된 이황화텅스텐 나노시트 (WS2 nanosheet)를 개발했다. 연구 결과는 첨단 재료 분야의 최상위 저널인 ‘Advanced Materials’ 저널의 최신호(5월 4일)에 게재됐으며, 해당 이슈의 표지 논문(Frontispiece Cover)으로도 선정됐다.

광감각제가 특정 파장대의 빛을 받아 활성산소를 발생시켜 암세포를 제거하는 광역학 치료법은 표적 부위에만 빛을 선택적으로 비춰 암세포 제거가 가능해 기존의 화학요법에 비해 부작용이 적은 차세대 암치료 기술로 많은 주목을 받았다. 하지만 광원의 생체 내 투과 깊이의 어려움으로 다양한 부위의 암을 치료하는데 한계를 나타냈다.

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연구팀은 기존 광역학 치료의 한계를 극복하며 종양 치료 효율의 극대화를 위해 초음파에 의해 활성산소를 발생시키며 동시에 암세포의 에너지 대사를 차단하는 해당과정 억제제가 탑재된 이황화텅스텐 나노시트를 개발했다. 압전 소재인 이황화텅스텐 나노시트에 초음파를 비추면 압전 촉매 효과에 의해 나노시트 표면에서 산화, 환원 반응이 일어나고 주변의 물과 산소에서 활성산소를 발생시켜 암세포 사멸을 유도하게 된다.

연구팀은 특히 이황화텅스텐 나노시트 기반의 초음파 유도 압전역학 치료법에 암세포 억제를 통한 에너지 대사 차단 기술을 접목해 암세포 사멸 효과를 극대화했다. 억제제가 탑재된 이황화텅스텐 나노시트를 마우스 종양 모델에 투여한 뒤 종양 부위에 초음파를 조사한 결과 종양의 크기가 현저하게 감소했으며 특별한 전신 독성도 발견되지 않았다. 또한 이황화텅스텐 나노시트는 컴퓨터 단층촬영(CT)이 가능하여 마우스 종양 모델에서 이황화텅스텐 나노시트가 효율적으로 종양 내에 축적된 부분의 관찰도 가능하다.

심민석 교수는 "억제제가 탑재된 이황화텅스텐 나노시트와 초음파를 이용해 부작용 없이 다양한 부위의 종양을 선택적으로 치료하는 새로운 항암 치료 기술을 개발했다"며 "향후 다양한 항암제들과 시너지 효과를 창출하는 플랫폼 기술로 활용되리가 기대한다"고 말했다.