○ 소량의 약물로도 약효와 안전성을 높일 수 있어 약물전달체로 활용가능한 다기능 하이브리드 나노세공소재의 마이크로파 합성 및 응용기술이 한국화학연구원(원장 오헌승)과 프랑스 베르사이유 대학을 비롯한 프랑스 연구기관들이 공동으로 참여한 국제 공동연구 결과로 개발되었다.
○ 화학(연) 그린화학연구단 장종산/황영규 박사팀이 개발한 생체친화형 “다기능 하이브리드 나노세공소재 nano-MOF"는 마이크로파 합성 기술을 통해 나노입자화할 경우 다양한 약물에 대해 기존 폴리머 약물전달체보다 최소 다섯배 이상 높은 약물전달 능력과 함께 MRI 이미징 효과를 나타냈다.
○ 이번 연구 성과는 “약물전달 및 MRI 이미징 응용의 플랫폼 물질로서 나노입자형 하이브리드 나노세공소재(영문제목: Porous metal-organic framework nanoscale carriers as a potential platform for drug delivery and imaging)” 라는 제명으로 영국에서 발행되는 세계적인 과학저널인 네이처 머티리얼(Nature Materials)誌(IF=23.132) 2010년 2월호에 등재되었다. (Nature Materials, Vol. 9(2), pp. 172-178 (2010))
○ 이번 연구성과에서 한국화학연구원은 약물전달 효과가 뛰어나고 MRI 이미징 효과를 나타내는 생체 친화형 하이브리드 나노세공소재(nano-MOF) 나노입자의 마이크로파 합성기술 개발에 기여했다.(적용된 5개의 물질 중 대표적인 2개 물질을 합성하였음) 한편, 프랑스 공동연구 그룹에서는 약물전달체 nanoMOF의 표면개질 기술개발, 테스트용 약물 담지 성능테스트, 약물전달체 독성테스트, MRI 이미징 효과 측정 등의 연구를 수행했다.
○ 이번에 개발한 기술은 생체 및 환경친화형의 다기능 하이브리드 나노세공소재를 제조할 수 있는 새로운 기술로서 기존에 활용되는 리포좀이나 고분자 약물 전달 물질에 비해 최소 5배에서 60배 정도의 캡슐화 함량을 높일 수 있는 장점을 갖는다. 또한 nano-MOF 물질 표면에 폴리에틸렌글리콜과 같은 친수성 고분자로 코팅하여 nano-MOF의 약물전달 효능이 유지되도록 표면 처리되었으며, 완화된 속도로 약물을 전달함으로써 단시간 동안 집중적인 과량 방출시 일어날 수 있는 약물 쇼크를 방지할 수 있는 특징을 갖고 있다.
○ 장종산/황영규 박사팀은 본 연구에서 200 nm 이하의 나노입자 형태로 합성된 nano-MOF를 통해 다량의 의약화합물을 캡슐화하고, 서서히 방출함으로써 소량으로도 높은 약물 전달효과를 얻을 수 있었으며, 동물 테스트에서도 무해성을 입증했다. 또한 nano-MOF 물질이 생체 내에 주입될 때 MRI에 의한 조영 효과가 있음을 확인했다.
○ 또한, 기존 하이브리드 나노세공소재의 경우 수분에 대한 안정성이 취약하고 값비싼 유기리간드 화합물을 사용하여 대량생산에 제약이 많았으나 이번에 개발된 나노세공소재는 물속에서 수열합성법 또는 마이크로파 합성법에 의해 합성되어 수열안정성 문제가 해결되었고 대량생산이 가능한 고분자 모노머를 원료로 합성되었기 때문에 상업적 응용성이 크게 기대된다.
○ 나노입자 및 나노구조 전달물질을 이용하는 나노약물 전달기술은 2007년 전세계 시장이 34억 달러에서 2012년 260억 달러 규모로 크게 성장할 것으로 예상된다. (출처: Cientifica Ltd. 2007년 시장보고서 ‘The Nanoparticle Drug Delivery’)
○ 다기능 하이브리드 나노세공소재는 나노입자화에 따른 물질의 흡∙탈착 속도를 크게 개선시켜 기체 및 액체의 흡착이 중요한 산업용/가정용 제습기, 건조기, 에어컨, 공기정청기, 공기조화기, 환경정화 및 석유화학 흡착제 및 촉매 등에도 광범위하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
○ 화학(연) 장종산/황영규박사 연구팀은 최근 5년간 나노세공소재의 나노입자 합성기술 개발을 포함하여 하이브리드 나노세공소재의 신속합성 및 정제, 표면 기능화, 흡착, 촉매 및 기타 응용 기술을 개발하여 20여건 이상의 국내외 특허 출원 및 등록과 20여편의 논문을 등재하고 있다. 2008년 5월에는 해당 연구팀 연구결과가 “초고표면적 결정성 하이브리드 나노세공소재의 표면기능화 기술”이라는 제명으로 세계적인 화학잡지 앙게반테 케미(Angewante Chemie)誌 국제판 5월호(4째주) 표지 논문으로 선정되기도 하였다.