[코스인코리아닷컴 김세화 기자] 서울시립대학교(총장 원용걸) 생명과학과 최인희, 최정우 교수와 화학공학과 이종범 교수 연구팀은 (주)네오리젠바이오텍(대표 서정민)과 공동으로 '콜라겐과 금 나노입자를 기반으로 한 새로운 광활성 콜라겐하이드로겔 나노소재(Au-CHP)'를 개발했다고 지난 7일 밝혔다.

연구팀이 개발한 새로운 광활성 콜라겐하이드로겔 나노소재(Au-CHP)는 생체적합성 콜라겐, 열감응성 고분자와 금을 원료로 하며 고분자 중합을 통해 매우 빠르고 간단한 방법으로 금 나노입자를 하이드로젤 내부에 투입된한다.

제작된 나노입자 소재는 생체 활성 단백질을 담지한 후 가시광선을 조사했을 때 전달체 내부에 있는 금 나노입자의 광열 전환으로 발생한 국소적 열을 통해 열 감응성 고분자 구조가 변화함에 따라 세포 내에서도 빛을 이용한 비침습적 방법을 통해 담지 된 단백질을 높은 효율로 방출할 수 있게 한다.

이번 연구는 특히 자극 감응성 나노입자를 사용해 생체 내에서 정확하고 효율적인 단백질 전달을 가능하게 한다는 점에서 나노소재 합성기술을 생명과학 분야에 적용한 바이오 융합 연구의 대표적인 사례로 평가받고 있다.

'광열 전환 효과(Photothermal conversion effect)'란 금이나 은과 같은 플라즈몬 금나노입자에 특정 파장의 빛이 조사되면 빛 에너지를 열로 변환하는 현상으로 빛을 이용해 원하는 시점에 원하는 만큼 약물을 방출할 수 있는 자극 감응성 약물 전달 시스템을 구현할 수 있다.

연구팀은 "광열 전환 효과를 응용해 하이드로젤 내부에 금 나노입자의 밀도를 조절함으로써 발열량을 정밀하게 조절할 수 있는 시스템을 개발했다"며, "단백질 방출 시 열로 인한 손상을 최소화하면서 동시에 열 감응성 하이드로젤 구조 변형을 유도해 전달 효율을 효과적으로 높일 수 있다는 점을 확인했다"고 설명했다.

자극감응성 나노입자를 사용한 전달 기술은 생체 내에서 정확하고 효율적인 단백질 전달을 가능하게 한다. 특히 화장품 분야에서는 나노입자는 입자 크기와 높은 안전성을 기반으로 피부 조직 내로 안전하고 높은 효율로 단백질을 전달할 수 있어 향후 관련 제품 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 서울시립대의 '기초 보호학문 및 융복합 분야 R&D 기반조성사업', 중소벤처기업부의 '산학연 Collabo R&D 사업'의 지원을 받아 수행됐으며 연구 결과는 나노재료 분야의 권위 있는 국제 학술지인 ‘ACS Materials Letters’지 최신호(2월 5일)의 표지 논문으로 게재됐다.