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세포 투과율 직접 확인… 최적의 나노입자 찾는 법 알아냈다

2016년 11월 16일 20:49

이미지 확대하기한국표준과학연구원과 서울대 의대가 공동 개발한 ‘정전용량 측정 시스템’. 나노입자의 실시간 투과도 변화를 정량적으로 확인할 수 있다. - 한국표준과학연구원 제공
한국표준과학연구원과 서울대 의대가 공동 개발한 ‘정전용량 측정 시스템’을 나타낸 상상도. 나노입자의 실시간 투과도 변화를 정량적으로 확인할 수 있다. - 한국표준과학연구원 제공

체내에서 치료제를 실어 나르는 데 쓰는 ‘나노입자’가 세포를 잘 투과하는지 정확하게 관찰할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 암·뇌졸중 등 중증 질환자 치료나 화장품, 의약품 개발 등에 활용할 수 있을 것으로 보인다.

 

이태걸 한국표준과학연구원 나노바이오측정센터장 연구팀은 김정훈 서울대 의대 교수팀과 공동으로 나노입자의 실시간 투과도 변화를 확인할 수 있는 ‘정전용량 측정 시스템’을 개발했다고 16일 밝혔다. 정전용량은 세포가 저장할 수 있는 전하량이다.

 

기존에는 나노입자의 세포 투과 여부를 확인하기 위해 형광물질로 표시한 나노입자의 위치를 눈으로 확인했다. 나노입자의 투과과정을 실시간으로 확인하고 정량적으로 분석하긴 어렵다는 단점이 있었다.

 

이에 연구진은 세포의 전기적 특성인 정전용량의 변화를 이용해 나노입자의 투과도를 확인하는 방법을 고안했다. 나노입자가 세포에 들어가면 세포질 이온용액의 부피가 줄면서 저항이 커져 정전용량이 줄어드는 원리를 이용했다.

 

연구진은 금 나노기판에서 혈관 내피세포와 암세포를 배양한 뒤, 전류를 흘려 넣어 세포가 갖는 정전용량을 측정했다. 그후 기판 내에 나노물질을 넣어 시간대별로 정전용량이 어떻게 변하는지를 관찰했다. 이 방법을 이용하면 기판 16개에 각각의 세포를 동시 배양할 수 있어서 많은 수의 나노입자 투과도를 한 번에 확인할 수 있다.

  

이 센터장은 “나노입자의 표면 전하나 합성에 따른 투과도 변화도 확인할 수 있으므로 합성약물을 전달할 최적의 나노입자를 찾는 데 활용될 것”이라고 말했다.

 

이 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’ 자매지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 9월 19일자에 게재됐다.


송경은 기자

kyungeun@donga.com

 

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