▲ 김광명 박사.

초음파로 진단이 가능한 질병 영역을 크게 넓힐 수 있는 조영제 물질이 국내연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부(장관 최문기)는 최근 김광명 키스트(KIST) 공학연구소 박사팀이 신기술융합형성장동력사업의 지원을 받아 ‘히알루론산 나노버블’을 개발했다고 18일 밝혔다.

이 물질은 기존 마이크로 수준의 조영제(지름 약 2μm) 보다 훨씬 작은 나노 수준(지름 약 400nm)의 물질이다.

기존 초음파 진단용 조영제는 마이크로 크기의 가스를 지질, 단백질 등에 단순 봉입하는 방식으로 입자가 크고 균일하지 않아 혈관 내 조영에만 사용되는 한계가 있었다.

또한 인체 내에 주입된 이후 혈액 순환 시간이 10분 이내로 짧아 간, 비장, 폐 등과 같은 특정 장기에만 축적돼 진단부위가 한정되는 단점이 있었다.

반면 가스 입자를 나노 크기로 줄이게 되면 혈액 순환시간이 길어져 다양한 인체 장기에 축적될 수 있지만 크기가 작아 초음파 영상으로 확인할 수 없어 진단자체가 불가능해왔다.

연구팀은 나노 크기의 히알루론산 입자 내에 프로판가스의 일종인 액상의 퍼플루오르펜탄을 봉입함으로써 기존 조영제의 크기 문제를 해결했다.

‘히알루론산 나노버블’이 액체 상태로 8시간 이상(기존 대비 50배 이상) 체내에서 순환하면서 인체 장기에 축적되고, 이후 마이크로 크기의 가스입자로 기화되며 팽창하게 돼 초음파 영상이 가능해지는 원천기술을 개발한 것이다.

체내에서 충분히 순환하는 동안 여러 인체 장기에 축적될 수 있어 기존 조영제가 주로 간암 및 혈관관련 질환의 진단에 특화된 것과는 달리 미세한 신생혈관이 많이 형성되는 암, 류머티즘, 동맥경화 등의 난치성 질환의 진단도 초음파 검사로 가능하게 됐다.

연구팀은 ‘히알루론산 나노버블’을 간암이 형성된 쥐의 정맥에 투입한 결과, 기존의 초음파 조영제인 소노뷰(Sonovue) 대비 120배 이상, 소나조이드(Sonazoid) 대비 3배 이상 지속된 진단 영상이 나타나는 우수성을 확인했다.

김광명 박사는 “히알루론산 나노버블은 혈관에서 주변 조직으로의 침투력이 높기 때문에 단순 진단이 아닌, 치료 목적의 약물 전달까지 가능한 조영제로도 활용될 수 있을 것”으로 기대했다.

‘히알루론산 나노버블’ 관련 기술은 국내 및 미국특허를 출원한 상태다.

▲ (a, b) 기존 조영제 (Sonovue)에 비해 크게 개선된 히알루론산 나노버블의 물리 화학적 성질. 입자 크기 및 분포 정도 (c) 내부에 가스를 담지하고 있는 히알루론산 나노버블의 TEM 이미지.