[뉴스비전e 박준상 기자] 최근 나노기술이 급속도로 개발되면서 이를 질병 치료에 활용하기 위한 나노의약품 연구에 국내외 기업들이 적극 나섰다. 

업계에선 나노의약품 시장이 연평균 13% 성장해 오는 2021년엔 693조원 규모가 될 것으로 내다보고 있다.

특히 미국은 나노의약품을 21세기를 이끌어 나갈 10대 기술의 하나로 선정해 기술개발에 박차를 가하고 있다. 국내에서도 셀트리온, 휴온스 등이 나노기술을 이용한 제품 개발에 나서고 있다.

무한한 잠재력을 보유하고 있는 것으로 평가받고 있는 나노의약품에 대해 심층 진단해 본다. [편집자 주]

[② 나노의약품, 소재별로 다양한 제품 개발 중]

전세계적으로 나노 기술의 중요성이 강조되고 있는 가운데 다양한 소재를 기반으로 새로운 개념의 나노의약품이 개발되고 있다.

나노의약품은 유형에 따라 탄소계입자, 금계입자, 실리카 나노입자, 기타 금속 등으로 나눌 수 있다.

각 소재별로 특성이 다르기 때문에 제약업계에선 각 분야에 알맞은 소재를 이용한 항생제, 항암제, 진단용 시약 등 다양한 나노의약품 개발에 나서고 있다. 

◆ 탄소계 나노입자

플러렌, 탄소 나노튜브(Carbon Nanotube) 및 산화그래핀(Graphene Oxide)과 같은 탄소계 나노입자는 강력한 항균성을 나타낸다.

신약 운반체는 항생제(Antibiotics)에 더욱 필요한데, 세균이 경구 및 주사 가능한 항생제에 내성을 갖고 있기 때문이다.

일반적으로 나노입자의 항균성은 고유특성 및 미생물 유형에 의존하지만 탄소계 나노물질은 박테리아 세포와의 물리적 상호작용, 즉 세포와의 직접적인 접촉에 의해 세포를 사멸시키는 특징을 갖고 있다.

◆ 금계 나노입자

금 나노입자(Au Nanopaticles)는 다른 생물 의학적 나노입자와는 다른 물리 · 화학 · 광학 · 전자적 성질의 혼합을 보인다.

질병의 진단, 약물의 선택적 운반 및 치료요법으로 세포와 조직의 민감화, 수술 절차 감독과 안내 및 전자기 방사선 질명 부위로의 우선 분배 등과 같은 기능을 제공한다.

또한 구형, 막대 등 다양한 모양과 크기로 제조되어 이용할 수 있으며, 금의 높은 원자 번호와 전자 밀도 때문에 요오드계 조영제보다 우수한 성능을 갖고 있다.

아울러 낮은 독성 및 우수한 생체 적합성으로 생물학적 응용에 적절하며 다양한 크기와 형태는 단백질, 펨타이드, 올리고 핵산 또는 작은 약물분자 치료제를 적재하는 데 적합해 약물전달에 이상적이다.

특히 분자진단 분야에서 금 나노입자는 특정 표적의 검출을 위해 기능화될 수 있어 가스 이온, 단백질 마커, DNA와 같은 물질의 분석 검출에 사용되고 있다.

◆ 실리카 나노입자

실리카 나노입자(Silica Nanopaticles)는 일정 수준의 화학적 안정성, 표면 기능 및 생체적합성을 유지할 수 있는 특유의 구조를 가지고 있어 새로운 약물 전달체로 사용되고 있다.

실리카 나노입자는 다공성 구조 및 큰 표면적을 갖고 있어 약물을 특정부위에 표적화 하기위한 역할에 적합하다.

실리카 나노입자는 벌집 모양의 구조와 활성 표면을 가지고 있어 치료 분자를 연결하기 위한 기능을 도와준다.

◆자성 나노입자

자성 나노입자(Magnetic Nanopaticles)는 자기장에 노출되면 활성화 되어 목표에서 약물을 방출하는 마이크로 및 나노크기의 약물과 결합된 입자이다.

약물 타겟팅에 가장 효과적인 입자이며 약물의 안전한 전달에도 적합하다.

생체 의약품에 사용되는 자성 나노입자는 다양하며 양호한 생체 적합성을 갖기 위해 딱딱한 껍질의 구조로 합성되는데, 표면 코팅은 계면활성제나 천연 고분자와 같은 유기물질이나 실리카, 탄소, 귀금속, 산화물 같은 무기물질로 구성된다.

특히 자성나노입자는 그동안 자기공명영상(MRI)의 조영제로서 큰 역할을 해 왔다.

나노의약품으로 활용되는 나노입자를 만들어내는 대표적인 기업으론 다공성 실리카 나노입자를 개발하는 미국의 레오나르도 바이오시스템즈(Lenardo Biosystems)와 콜로이드 금나노입자를 개발하는 시티뮨 사이언스(Cytimmune Sciences) 등을 꼽을 수 있다.

최근 나노의약품을 활용한 암 치료 연구는 진단과 동시에 치료로 전환이 가능한 '진단치료' 즉 테라노스틱스(Theranostics) 분야에 집중되고 있다.