포항공과대 김원종 교수(화학과)·김철홍 교수(창의IT융합공학과)와 이화여대 윤주영 교수 등 공동연구진은 수술 없이 암 세포만 골라 태워 죽이는 ‘광음향 영상법(빛을 이용해 신체 조직 깊은 곳까지 투과해 촬영하는 영상 이미징 기술)’과 ‘광열 치료법(빛을 조영제에 조사해 국부적으로 열을 유도, 고형암을 태워 제거하는 치료법)’을 동시에 시행할 수 있는 초분자 나노 구조체(조영제)를 개발했다.
연구팀은 수용성인 프탈로시아닌 계열의 두 물질 PcS4와 PcN4이 서로의 분자를 인식해 나노 구조체를 형성하는 것에 주목했다. 특히 이 두 물질이 나노 구조체를 형성한 상태에서 빛을 조사하자 약 43도까지 온도가 상승해 광열 효과를 보인다는 사실을 확인했다.
연구팀은 나노 구조체를 체내에 조영제로 주입한 후 광음향 영상을 통해 암 세포만을 골라 촬영에 성공했다. 또한 주입된 나노 구조체는 광열제 역할도 했다. 해당 부위에 레이저를 조사했더니, 암 조직을 태워 제거하는 광열효과도 보인 것. 동물실험에서도 해당 나노 구조제를 조영제로 사용했을 때 암을 찾아내는 건 물론, 암 세포 증식을 15% 억제했다.
김원종 교수는 ”현재까지 암의 진단과 치료를 동시에 치료한 방법에 대한 연구는 있었지만 낮은 효율로 인해 임상에 적용되기는 어려움이 있었다“며 ”이번에 개발된 초분자 나노 구조체는 기존의 물질보다 높은 광음향과 광열효과를 나타내기 때문에 암을 진단하는 동시에 광열효과로 항암치료를 할 수 있어 암 정복에 새로운 전환점이 될 수 있을 것으로 기대된다“고 설명했다.
이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미(Angewandte Chemi)’ 최신호 온라인판에 게재됐다.