최근 초음파, 엑스선(X-Ray) 투시, 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography, CT) 등의 영상을 활용한 첨단 시술¹⁾이 늘고 있다. 심장 등의 막힌 혈관을 넓히는 스텐트 시술과 간암 치료용 간동맥 항암 색전술이 대표적이다.

시술에는 조영제와 지혈제가 반드시 수반된다. 체내 병변이 조영제와 결합해야 영상 식별이 가능하다. 지혈제는 시술 시 발생하는 출혈을 막아 시술 시간을 단축하고, 시술 후 환자의 회복 속도를 높인다.

미래창조과학부(장관 유영민) 산하 기초과학연구원(원장 김두철) 나노입자 연구단 현택환 단장과 서울대학교병원 영상의학과 김효철 교수, 국민대학교 신소재공학부 이노현 교수 연구진은 '나노 접착제'를 개발했다. 현재 쓰이는 합성 고분자 접착제²⁾보다 독성이 현저히 낮고, 미량으로도 상처부위를 완벽하게 봉합할 수 있는 물질이다. 제작법을 응용해 다양한 물질로 나노입자 접착제를 만들면 활용 범위를 손상 조직 접합, 외상 후 출혈 지혈 등으로 넓힐 수 있다.

나노 접착제는 두 가지 물질을 결합해 만든다. 소량으로도 전자파, 음파 등에 산란 효과가 탁월한 탄탈륨옥사이드³⁾에 접착성이 우수한 실리카 나노입자⁴⁾를 입히면 생체적합도가 높은 나노 접착제가 만들어진다.

▲ [그림 1] 조영 및 접착효과를 갖는 나노 접착제 구조와 물성(좌), 나노입자의 전자현미경 이미지와 각 물성을 이용한 대표 예시들(우)

시술에 앞서 나노 접착제를 병변부위에 미리 주입하면, 병면 조직을 영상 장비로 확인해 효과적으로 치료할 수 있다. 실리카 나노입자의 강한 접착성은 시술 시 생기는 상처를 쉽고 빠르게 지혈시킨다.⁵⁾ 합성고분자 접착제보다 세포 독성은 월등히 낮아, 시술 후 발생할 수 있는 염증 빈도가 현저히 줄어든다.

연구진은 동물실험으로 효과를 확인했다. 토끼를 대상으로 혈관이 많고 지혈이 어려운 간 조직에 상처를 가하고 나노 접착제를 동반한 시술에 성공했다. 또한 폐암에 걸린 실험쥐의 암 조직을 표지해 방사선 치료와 선택적 제거수술의 가능성을 확인했다.

▲ [그림 2] 나노 접착제의 생체조직 접착 실험(위)과 접착력 분석(좌하단), 즉각적인 지혈작용(우하단)

연구를 주도한 현택환 단장은 "기존의 합성고분자 접착제를 뛰어넘는 나노 접착제를 개발해 다양한 시술과 치료에서 활용이 될 것"이라며, "매우 적은 양으로도 조영효과가 뛰어나고, 조직 내 접착성질이 우수해 시술 전 종양 표지 혹은 방사선 치료를 위한 표지물질로도 활용이 가능하다.⁶⁾ "고 밝혔다.

이번 연구는 기초과학연구원 나노입자 연구단의 주도로 한국연구재단의 '신진연구자지원사업', '해외우수연구기관 유치사업' 및 해양수산부 주관 '해양융복합 바이오닉스 소재 상용화 기술 개발사업'의 지원을 받아 진행되었다. 연구성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 7월 19일에 게재되었다.

대외협력실 김한섭