방사선 피폭 보호제 개발.. 생존율 3.3배 높여

방사선 피폭으로부터 인체를 보호하는 나노입자

[아시아경제 황준호 기자] 고선량 방사선에서 전신을 보호할 수 있는 보호제가 개발됐다. 기초과학연구원(IBS)의 현택환 나노입자 연구단 단장(서울대 석좌교수)과 박경표 서울대 치의학대학원 교수 연구팀은 방사선 인체 노출시 발생하는 과량의 활성산소를 극소량의 투여량으로도 제거할 수 있는 나노입자를 개발했다고 6일 밝혔다.

연구팀은 방사선으로부터 전신을 보호하면서 부작용을 줄인 보호제를 개발했다. 핵심기술은 극소량으로도 활선산소를 제거하는 나노입자다. 연구팀은 패혈증, 파킨슨병, 알츠하이머 등 활성산소 관련 질병에 치료 효능이 있다고 알려진 세륨산화물(CeO2)과 망간산화물(Mn3O4)을 활용해 새로운 나노입자를 개발했다. 세륨산화물 입자 위에 망간산화물 입자를 증착시켜, 항산화 성능이 최대 5배 이상 높은 물질이다.

세륨-망간 산화물 헤테로 나노입자 합성 과정

연구팀은 인간 소장 오가노이드를 사용해 합성된 나노입자의 방사선 보호 효과를 분석했다. 이 결과, 방사선으로 인한 DNA 손상, 세포자살, 스트레스 등 부작용이 획기적으로 개선되는 것을 확인했다. 세포 재생 관련 유전자들의 발현도 증가했다.

동물실험을 통해 소량의 나노입자로도 보호 효과가 높음을 입증하기도 했다. 실험용 쥐에게 아미포스틴 권장 투약량의 360분의 1에 해당하는 매우 적은 양의 나노입자를 투여했는데, 치사율 100%의 고선량 방사선 노출에도 66%가 생존했다. 아미포스틴보다 약 3.3배 높은 생존율이다. 이어 실험쥐의 장기 손상이 줄고, 장기 재생이 활발하게 진행되고 있음도 확인했다.

세륨-망간 산화물 헤테로 나노입자의 방사선 보호 효과

방사선을 쬐면 인체 내 물 분자가 수 밀리 초(ms·1000분의 1초) 내에 분해되며 과량의 활성산소가 발생한다. 활성산소는 세포에 손상을 입히고, 심각하면 죽음에 이르게 된다. 방사선 분해로 생기는 과량의 활성산소를 빠르게 제거하여, 체내 줄기세포 손상을 최소화하는 것이 방사선으로부터 인체를 보호하는 근본적인 방법이다.

박경표 교수는 "합성된 나노입자가 임상에 적용될 수 있도록 높은 항산화 성능을 입증하는 동시에 생체 독성 문제를 최소화하는 데 집중했다"고 설명했다.

현택환 단장은 "세륨-망간 산화물 헤테로 나노입자는 방사선 피폭으로부터 인체를 보호하는 효과적인 보호제로 활용될 수 있다"며 "방사선의 의학적 활용은 물론 원자력발전소 사고로 인한 피해 우려까지 덜어줄 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 재료분야 학술지인 어드밴스드 머터리얼스에 온라인으로 소개됐으며, 8월호 표지논문으로 실릴 예정이다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr