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공업화학 전망, 제23권 제3호, 2020
상하이 쟈오통대와 뉴욕주립대 버팔로:
Nanobowls는 암 세포에 화학 요법 약물을 제공함
과학자들은 수십 년 동안 지질 이중층으로 만들어져 속이 빈 구체 형태인 리포좀을 사용하여 화학 요법 약물을 종양 세포에 전달하는 방법을 연구했다. 그러나 약물은 목적지에 도달하기 전에 리포좀에서 누출되 어 종양이 받는 선량을 줄이고 건강한 조직에 부작용을 일으킬 수 있다. 상하이 쟈오통대와 뉴욕주립대 버 팔로의 연구원들은 미국 화학회의 Nano Letters에서 내부 공동에 딱딱한 나노 볼(nanobowl)을 넣어 리포 좀을 안정화시키는 방법을 보고했다.
과학자들은 표면을 폴리머로 코팅하거나 이중층의 지질을 가교시키는 것과 같이 리포좀이 누출되는 것 을 막기 위해 다양한 접근법을 시도했다. 그러나 이러한 변형은 리포좀의 특성을 변화시켜서 세포와 다르 게 상호 작용할 수 있다. Chao Fang, Jonathan Lovell 및 동료들은 표면을 손상시키지 않으면서 리포좀을 안정화시키는 새로운 방법을 찾고자 했다. 연구진은 리포좀 이중층이 암세포 내부에서 분해되면 약물이 빠 져나갈 수 있도록 개구부가 있는 오목한 나노 구조인 나노 볼을 사용하기로 결정했다. 그들은 나노 볼 주위 에 지질 이중층을 조립함으로써 단단한 구조가 기계적으로 리포좀을 지지할 것이라고 추론했다.
연구팀은 실리카 나노 볼을 준비하여 양으로 하전된 화학 그룹으로 표면을 개질하고 각 구조 주위에 음 으로 하전된 지질 이중층을 조립했다. 그런 다음 화학 요법 약물 독소루비신(doxorubicin)을 물이 채워진 중심부에 넣었다. 생성된 나노 볼-안정화 리포좀은 혈관에서 발생할 수 있는 혈청 또는 전단 응력(sheer stress) 하에서 일반적인 리포좀보다 누출이 적었지만, 접시에서 암 세포에 의해 흡수될 때 독소루비신을 여전히 방출했다. 이식된 전이성 유방 종양이 있는 쥐를 사용한 실험에서, 나노 볼-리포좀을 주사한 동물 은 일반적인 리포좀을 받은 동물보다 오래 생존했다. 나노볼 처리된 쥐들은 또한 일반적인 리포좀을 투여 받은 그룹과 비교하여 더 작은 종양을 가졌고, 다른 그룹과 달리 암은 폐로 전이되지 않았다. 연구자들은 이러한 간단하고 효과적인 방법은 "광범위한 적용에 용이하고 임상 적 번역의 가능성을 보유해야 한다"라 고 말했다.
연구성과는 미국화학회의 Nano Letters 온라인판에 게재되었다[Nano Letters (2020), DOI: 10.1021/
acs.nanolett.0c00495].
Figure. 혈장 단백질 및 혈액 블로우 전단 응력으로 인한 DOX 누출 방지에 나노볼이 미치는 영향.