질병진단 등 치료와 생명공학에서 광범위하게 활용되는 상자성나노입자가 세포독성을 일으킨다는 새로운 사실이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

경북대학교 채권석 교수와 장용민 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 일반연구자지원사업의 지원으로 수행되었고 연구결과는 생체자료 및 생체의료공학 분야의 권위있는 학술지, '바이오머티어리얼(Biomateials)'지에 온라인으로 게재되었다.

채권석 교수 연구팀은 상자성나노입자가 큰 세기의 자기장에서 자성을 띠게 되어 스스로 견고하게 응집되면 세포독성을 일으킨다는 사실을 규명하였다.

상자성나노입자는 비(非)자기장 환경에서는 자성을 띄지 않지만 자기장에서는 자성을 띄는 나노입자를 말하며, 세포독성은 세포 내·외부의 자극이나 감염 등에 의한 세포활성 감소, 세포자살 등의 현상을 의미한다.


그동안 치료와 생명공학 등에 광범위하게 사용되는 상자성나노입자는 다른종류의 나노입자와 마찬가지로 생체안전성 확보가 필수적이지만, 자성나노입자의 생체안전성 기준이 명확하지 않아, 세계적으로 기준을 수립하기 위한 다양한 기초연구가 활발히 진행돼왔다.

채 교수팀은 전자기장의 생체영향 연구분야인 전자기생물학(electromagnetic biology)을 적용하여 상자성나노입자의 세포독성을 면밀히 조사하였다.
 
기존의 연구결과에 따르면, 상자성 나노입자의 세포독성은 거의 문제되지 않을만큼 미미한 수준이었다. 그러나 최근 '나노물질'의 예기치 않은 문제점들이 하나둘씩 밝혀졌고, 채 교수팀 연구결과처럼 그 독성이 인체에 유해한 수준인 것으로 확인되고 있다.

채 교수팀은 전자기장의 생체영향 연구분야인 전자기생물학(electromagnetic biology)을 적용하여 상자성나노입자의 세포독성을 면밀히 조사하였다. 그리고 상자성나노입자가 이용되는 실제 환경인 '자기장'이라는 특정한 환경에서 상자성나노입자끼리 견고하게 응집되어 세포 내·외부에 자성나노입자의 밀도를 증가시키고, 이로인해 활성 산소의 양도 증가된다는 사실을 알아냈다. 

또 그 독성이 기존의 비(非) 자기장 환경에서 확인된 독성의 수준을 (통계적으로 유의한 정도로) 훨씬 초과하여 △ 세포활성 감소 △ 세포자살 증가 △세포주기 변형 △종양 유발과 관련된 다핵성거대세포 증가 등의 세포독성을 나타낸다는 사실을 규명하였다.

채  교수는 다양한 분야에 활용되었거나 적용하기 위해 활발히 개발되고 있는 자성나노입자의 세포독성이 지금까지 비자기장의 조건에서 평가됨에 따라, 자성나노입자의 국내·외 생체 안전성 기준에 문제가 있었다며, 이처럼 그 독성이 인체에 유해한 것으로 밝혀진 지금 기준을 개선할 필요가 있다고 말했다.  

1. 세포활성(cell viability) : 세포의 활성 상태를 측정하는 지표의 하나로서, 이번 연구에서는 세포 내 ATP                                    adenosine triphosphate, 아데노신3인산)의 양을 측정했음. 2. 세포자살(apoptosis) : 세포가 세포 내·외부의 어떤 자극에 의해서 스스로 일련의 순서에 따라 세포의                                   구성성분들을 분해하여 기능을 못하게 함으로써 수명을 다하는 현상. 3. 다핵성거대세포(multinuclear giant cell) : 하나의 핵을 가진 대부분의 정상세포와 달리 여러 개의 핵을                                                            갖는, 정상세포보다 크기가 큰 정상세포. 단핵성세포가 어떤                                                           특별한 조건에서 다핵성거대세포가 되며 이는 몇 종류의 종                                                           양 발생과 관련된다고 보고되고 있음.