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아마도 과학에 대해 조금이라도 관심이 있는 사람이라면, 나노(nano) 기술에 대해서는 들어보았을 것이고, 나노기술에 의해 향후 미래사회가 엄청나게 바뀔 것이라는 전망을 많이 보았을 것입니다.  그 중에서도 특히 의학분야에 적용되고, 이에 대한 적용기술이 상용화되는 시점 정도에는 현재의 의학기술에 있어 혁명적인 변화를 가져올 것이라는 이야기까지 나옵니다.  도대체 나노기술이 어떻게 의학의 판도를 바꿔놓을 수 있는 것일까요?   오늘은 나노의학(nano-medicine)의 적용분야 중에서 약물전달 분야에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

나노의학 전반에 대한 글은 이전 포스팅을 참고하시기 바랍니다.  아래 링크를 따라가시면 보실 수 있습니다.

2008/12/30 - [수술공학/의공학] - 나노가 뭐길래 의학 혁명을 운운하나? (1)


나노물질을 이용한 약물전달 기술

나노물질을 이용한 약물전달 기술은 현재 의약학 분야에서 가장 실용화 가능성이 높은 부분으로 꼽힙니다.  전통적으로 약물은 먹어서 소장에서 흡수되거나, 정맥 주사를 하는 방식으로 투여가 되는데, 앞으로 나노물질이나 나노파티클을 이용해서 피부나, 위, 눈이나 뇌에 전달이 될 수 있는 방법들이 훨씬 쉽게 개발될 것으로 예측하고 있습니다.  

현재 약물전달에 있어 가장 큰 이슈는 많은 신약 물질들이 물에 잘 녹지 않고, 또한 전통적인 복용이나 정맥주사를 통한 전달을 할 때 분자의 크기나 불안정성 등에 의한 문제점들을 가지고 있다는 점 입니다.  이러한 약물전달의 문제를 해결하기 위해서는 다양한 약물의 방출기술(releasing technology)과 표적기술(targeting technology)이 필요합니다.  현재 약물전달과 관련하여 개발되고 있는 나노파티클로는 코어쉘 나노파티클이나 나노쉘, DNA 나노파티클, 풀러린, 금 나노파티클, 산화철과 같은 나노마그넷, 리피드 나노컨테이너, 리포좀, 펩타이드, 백금 나노파티클, PLLA(Poly L-lactic acid) 나노파이버 등 다양합니다. 

이러한 나노물질들은 공통적으로 표면적이 크고, 작은 크기로 인해 유효성은 높지만 독성은 낮은 일반적인 특성을 가집니다.  그리고, 전반적으로 물에 더 잘 녹고, 흡수도 더 잘됩니다.  또한, 적절한 분자 캐리어에 담겨서 전달될 경우 위산이나 효소 등에 의해 약물이 분해되지 않고 목적 장기에 잘 도달할 수 있습니다.  이렇게 원하는 곳에만 적절하게 약물이 전달될 수 있으면, 전체적인 부작용도 줄일 수 있습니다.  

예를 들어, 수백 나노 정도의 직경을 가진 분말은 쉽게 흡입할 수가 있기 때문에 폐를 통해서 효과적인 약물전달이 될 수 있습니다.  이런 측면에서 특히 호흡기 관련 치료 약물에 나노파티클의 유용성이 매우 큽니다.  이러한 가설을 증명하기 위해 이미 조금씩 다른 크기의 에어로졸 전달 시스템이 개발되어, 여러 약물을 이용한 임상시험이 진행될 예정입니다. 

복용하는 약물의 경우에는 물에 녹는지 여부와 반감기, 그리고 적절하게 방출이 되도록 하는 기술이 중요합니다.  이러한 복용특성이 좋은 약물의 개발은 새로운 신약후보물질의 개발 만큼이나 중요합니다.  특히, 하루에 한 번 또는 며칠에 한 번 먹어도 똑같은 약효를 낼 수 있도록 하는 방출기술의 개발은 만성질환자들의 약물 순응성을 높이는데 큰 도움이 될 것입니다.  예를 들어 Nanotherapeutics라는 회사에서는 나노파티클에 기반을 둔 펩타이드/단백질 기반의 거대분자 약물을 복용할 수 있는 기술을 개발했습니다.  이 기술의 의미는 매우 큰데요, 펩타이드나 단백질처럼 큰 분자를 복용하면 약이 우리 몸의 혈관 속으로 흡수되기 전에 모두 파괴(소화)되어 버립니다.  인슐린을 아직도 먹는 약으로 만들지 못하고 주사약으로 주사해야 하는 이유도 여기에 있습니다. 

주사 약제를 개발할 때에도 나노파티클 현탁액 기술이 상당한 장점이 있습니다.  파티클 크기를 쉽게 조절할 수 있기 때문에, 비교적 고른 효과를 기대할 수 있으며 효율도 높아서 전반적인 전신부작용의 위험을 줄일 수 있습니다.  특히 특정 조직이나 세포 등을 표적화하는 기술과의 결합을 통해 강력한 선택적 항암제의 개발도 기대됩니다.  비교적 나노파티클과 종양세포에 표적이 되는 항체와의 결합이 쉽기 때문에, 나노쉘이 종양에 들어갔을 때 적외선을 이용하여 종양세포만 과열시켜 파괴하거나, 나노마그넷을 이용하여 외부에서의 자장으로 파괴하는 등의 기술이 연구 중에 있습니다.

나노튜브 기술은 피부를 통한 약물전달에 큰 도움이 될 것으로 판단됩니다.  나노 단위의 작은 바늘을 만들고, 여기에 약물을 전달하는 것인데, 이런 나노튜브/나노바늘 기술은 앞으로 활용가능성이 무궁무진합니다.  이렇게 작은 바늘은 사실 거의 통증이 없이 몸에 삽입될 수 있고, 경우에 따라서는 특정세포에만(?) 약물을 주입할 수도 있을 것입니다. 


미래에 나노물질이 의학에 미칠 영향은 매우 큽니다.  그 중에서도 약물전달 분야는 가장 빨리 상용화가 될 수 있는 분야이기도 합니다.  다양한 약물전달 기술이 개발되어 앞으로 좋은 약을 부작용이 훨씬 적으면서도 효과적으로 치료할 수 있는 날이 오기를 기대합니다.



WRITTEN BY
하이컨셉
미래는 하이컨셉, 하이터치의 세계라고 합니다. 너무 메마르고 딱딱한 이야기보다는 글로벌 시대에 어울리는 세계 각국의 이야기, 그리고 의학과 과학을 포함한 미래에 대한 이야기의 세계로 여러분을 초대합니다.

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