김철생·박찬희 교수(공대 기계설계공학부) 연구팀이 열치료(Hyperthermia)와 약물치료(Chemotherapy)를 몸 밖에서 동시에 조작할 수 있어 암 치료의 효과를 크게 높일 수 있는 신개념 나노소재를 개발해 세계 학계 주목을 받고 있다.

  연구팀은 전기방사된 나노파이버상에 홍합 성분에서 유래된 ‘카테콜 금속 결합체(Catechol metal binder)’를 이용해 산화철 나노입자(Iron oxide nanoparticles; IONPs)와 항암제인 보테조미브(Bortezomib; BTZ)를 결합시킨 새로운 물질을 개발했다.

  연구팀은 체외에서 가해지는 전자기장(Electromagnetic field)에 의하여 산화철 자성 나노입자가 발열되고 특정 pH 농도에만 약물이 국소적으로 방출되어 치료효과를 상승시키는 새로운 암치료법을 세포실험과 동물실험을 통해 확인했다고 밝혔다.

  이 연구 결과는 세계 저명 학술지인 Advanced Functional Materials(I.F:10.4) 논문집 2015년 3월 30일 온라인판 (논문제목 : Mussel-Inspired Electrospun Smart Magnetic Nanofibers for Hyperthermic Chemotherapy)에 게재됐다.

  기존 연구들에서 발열 나노입자를 이용한 암치료용 소재의 경우, 나노입자를 균일하게 분산시키기 어려워 국부적으로 온도가 상승하고, 소재표면으로부터 나노입자가 분리되는 문제를 갖고 있었다.

  연구팀은 이를 극복하고 발열과 약물치료를 동시에 할 수 있는 치료법을 개발하기 위해 홍합의 부착물질을 모방한 카테콜 성분을 이용, 나노입자와 항암물질을 나노파이버상에 균질하게 결합시킨 나노소재를 체내에 삽입 후 몸 밖에서 전자기장을 조사함으로써 정상세포는 살리면서 암세포만을 표적하여 죽이는 새로운 치료법의 개발을 기대할 수 있게 됐다.

  이 연구를 통해 기존 항암 치료기기 시장뿐만 아니라 발열 스텐트와 같은 새로운 중재적 시술기구 시장으로의 파급효과가 클 것으로 기대된다.

  특히 김 교수는 전기방사법을 이용해 발열, 약물방출형 나노소재를 제조할 수 있는 새로운 경사형 나노멤브레인 제조장치를 개발, 실험실 창업(바이오융합기술) 후 상용화하여 시판하고 있다.

  이 제조기술을 이용한 스텐트코팅 응용기술은 국내의 한 의료기기 회사에 기술 이전됐으며, 이번에 개발된 새로운 나노소재기술은 특허출원 후 기술이전을 추진할 계획에 있어 조만간 상용화가 기대된다.

  이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 중견 공동 핵심연구지원사업 및 BK21 플러스 사업의 지원을 받아 수행됐다.

  한편, 김철생 교수는 생체재료 분야 연구를 수행하며 최근 3년간 82편의 SCI 논문(상위 10% 논문 32편)을 발표했으며, 의료기기관련 60여건의 특허를 보유하고 있다.