스마트 NO 전달 시스템 반응 메커니즘 및 안구 치료 적용 모식도.© News1

빛에 대한 감응반응을 이용, 일산화질소(NO) 저장·방출을 제어하는 '스마트 NO 전달 시스템'이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

기초과학연구원(이하 IBS)은 23일 복잡계 자기조립 연구단 김원종 그룹리더 연구진이 서울대 의대 김정훈 교수팀과 공동으로 스마트 NO 전달 시스템을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 또 개발한 스마트 NO 전달 시스템을 활용, 동물 안구의 손상된 각막을 치료하는데 성공했다.

일산화질소는 인체 내에서 혈관 팽창·신경 전달과 면역반응 등에 관여하는 기체로, 상처치유와 항암치료 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 물질이다.

이 때문에 일산화질소 저장·방출을 제어할 수 있는 전달 시스템 개발이 이뤄져 왔지만, 반응성이 매우 커 쉽게 변질되는 일산화질소의 특성 때문에 어려움이 있었다.이에 연구진은 다량의 일산화질소를 저장했다가 선택적으로 방출할 수 있는 나노입자 구조를 개발, 빛과 산성도(pH) 변화의 순차적인 자극을 통해 저장·방출을 조절하는 NO 전달 시스템을 구현했다.

개발된 나노입자는 다량의 일산화질소를 함유한 '디아제늄디올레이트', 빛에 노출되면 산(acid)을 생성해 pH를 낮추는 'o-나이트로벤즈알데하이드(이하 o-NBA)'를 포함하는 구조며, 입자 표면에 생체 적합성이 높은 인산칼슘 코팅막을 씌웠다.

빛이 차단된 환경에서는 디아제늄디올레이트를 둘러싼 인산칼슘 코팅막이 일산화질소 방출을 억제, 일산화질소를 안정적으로 저장할 수 있다.

시간 경과에 따른 NO 전달 나노입자의 각막 치유 효과.© News1

반대로 나노입자를 빛에 노출시키면, 나노입자 표면의 o-NBA가 산을 생성해 산에 약한 인산칼슘 코팅막을 분해, 디아제늄디올레이트가 외부로 노출돼 일산화질소가 방출된다.

연구진은 실험동물 각막의 상처 부위에 자체 개발한 일산화질소 전달 나노입자를 도포, 각막 상피 세포가 재생되는 효과를 확인했다.

빛·pH의 순차적 자극을 통한 스마트 NO 전달 시스템을 활용, 세포 재생이 필요한 상처 부위를 치료할 수 있음을 밝혀냈다고 연구진은 설명했다.

김원종 그룹리더는 "지구상에 존재하는 가장 작은 치료용 물질인 일산화질소가스를 제어하는데 있어 한계점을 극복한 연구"라고 밝혔다.

연구 결과는 나노과학기술 분야 국제 학술지 'ACS나노(ACS Nano, IF=12.881)' 3월8일자 온라인 판에 게재됐다.


etouch84@news1.kr