현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장과 나건 가톨릭대 생명공학과 교수 공동연구팀은 종양조직을 찾아내면 터지는 이른바 '나노 수류탄'을 개발해 화학분야 세계 최고학술지인 '미국화학회지(JACS)' 2일자 온라인판에 게재했다. 연구팀은 산화철의 특수한 성질에 주목했다. 산화철은 자기공명영상(MRI)을 촬영할 때 몸속을 잘 볼 수 있도록 도와주는 조영제의 주요 성분이다. 산화철을 지름이 10μm(마이크로 미터·1μm는 100만 분의 1m) 이하인 작은 나노입자로 만든 후 MRI를 촬영하면 입자가 뭉쳐있는 부위는 검게, 흩어져 있는 부위는 하얗게 빛이 난다.

연구팀은 산화철 나노입자들이 정상조직에서는 뭉쳐 있게, 종양조직에서는 흩어질 수 있게 해주는 새로운 '끈'을 개발했다. '산도 민감성 고분자'로 불리는 이 끈은 pH7로 중성인 정상조직에서는 단단한 형태를 유지하지만, pH6.5로 약산성인 종양조직에서는 풀어진다.
연구진은 이 끈으로 산화철 나노입자를 칭칭 감아 수류탄 모양으로 만들었다. 그 결과 수류탄이 종양조직을 만나면 풀어지고, 어두운 방에서 불이 켜지듯 산화철 나노입자들이 빛을 냈다.

더 나아가 연구팀은 나노수류탄에 '광감각제'도 담았다. 광감각제는 빛을 감지하면 활성산소를 발생시켜 종양세포를 무차별적으로 파괴한다. 수류탄이 종양조직을 만나 풀어져 산화철 나노입자가 자연스럽게 흩어지면서 낸 빛을 감지하는 순간 치료까지 이뤄지는 것이다.
연구팀이 실제 암환자의 조직을 이식한 생쥐에 나노수류탄을 주입한 결과 약물처리를 하지 않거나, 광감각제와 산화철 나노입자 중 하나만 주입한 생쥐에 비해 종양이 현저히 줄어드는 것을 확인했다.
나 교수는 "정밀한 생체지표인 pH를 이용해 초기 작은 종양도 쉽게 진단할 수 있다"며 "그동안 종양조직을 이루는 세포들이 약물에 각각 다른 반응을 보여 효과적인 치료법이 없었는데, 빛과 활성산소를 이용해 무차별적으로 종양조직을 제거할 수 있어 임상에 빠르게 적용될 것"이라고 밝혔다.