▲ 단순한 공정으로 제조 할 수 있는 골프공 모양의 미립자(左)와 유기 액체방울이 고분자 유기 액체 방울 표면에 붙었다가 떨어지면서 표면에 dimple이 형성 된 모습.

국내 연구진이 조영제나 형광물질과 같은 바이오이미징 물질을 운반할 수 있는 나노 크기의 골프공 모양 생분해성 및 생체친화적인 미립자를 개발했다.

공주대학교 신소재공학과 조국영 교수와 충남대학교 분석화학기술대학원 임용택 교수가 공동으로 수행한 이번 연구결과는 고분자분야 저명 저널 Macromolecular rapid communications 3월 12일자 온라인판에 ‘Biodegradable Microparticles with Surface Dimples as a Bi-Modal Imaging Contrast Agent’이란 제목으로 게재됐다. 이번 연구는 교육과학기술부(장관 서남수)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 일반연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.

이번에 개발된 미립자는 세포에 함입 후 MRI 이미지와 형광현미경 이미지를 확인한 결과, 골프공처럼 표면에 보조개(dimple) 같은 요철이 있어 기존 구형의 매끄러운 미립자보다 세포와의 상호작용이 우수해 세포 안으로 함입하는 능력이 훨씬 뛰어난 것으로 판명됐다.

세포나 조직의 영상을 얻기 위한 MRI나 CT 촬영에 이용되는 나노입자는 너무 작아 체내에서 완전 배출되지 않고 장기에 축적되거나 자기장 환경에서 자성을 띠고 서로 뭉치는 등 세포 독성을 가질 수 있는 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 생체에서 분해될 수 있는 고분자에 담아 주입하는 생체친화성을 높이기 위한 연구를 계속해 왔다. 연구팀은 고분자 유기방울의 표면을 수많은 미세 유기방울들이 도장을 찍듯 돌아다니는 기름방울임프린팅(droplet imprinting) 방법을 통해 단일공정으로 골프공 모양의 생분해성 미립자를 만들어냈다.

이렇게 골프공 모양으로 제조된 미립자는 동일한 재료를 이용한 표면이 매끄러운 미립자와 비교 시 외부자극에 의한 반응성과 이동성이 증가했다. 또한 표면에 보조개와 같은 요철패턴으로 인한 표면적 증가로 세포와의 상호작용이 원활해 세포안으로 더 효율적으로 들어갈 수 있었다.

조 교수는 “본 연구를 통해 제조된 골프공 모양의 미립자는 생체친화성이 높은 의료용 분야 이미징 물질”이라며, “이물질은 세포의 궤적거동(cell tracking)을 위한 자기공명영상(MRI)과 광학이미지(optical imaging)가 동시에 발현하는 영상의학 이외에도 약물방출, 조직공학과 같은 다양한 의료용 분야에 큰 기여를 할 전망”이라고 밝혔다.