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화학 / 바이오 / 환경

번호 : 977 작성자 : master  쪽지보내기 작성일 : 2012-01-16 조회수 : 1698
제목 :

나노의학을 이용한 약물전달 기술의 개발

당신이 스스로에게 자해한다면 분명 상처를 입을 것이다. 하지만, 의약품이 있는 곳에 도달하기도 전에 이미 당신은 나아지고 있다는 것을 느낄 수 있으며 당신의 감각은 이미 고통을 제거하는 인자를 방출하기 시작한다.

방금 언급했던 내용이 바로 캘리포니아 샌디에고대(University of California-San Diego)의 Joseph Wang과 동료 연구자들이 현실로 만들려고 노력하고 있는 연구 목표이다. 미 클락슨대(Clarkson University)의 Evgeny Katz와의 공동 연구를 통해 연구팀은 상처에 대한 바이오마커(biomarker)에 의해 활성화되는 생체 연료 전지를 만들었으며 이를 통해 전극들 중의 하나로부터 약물이 방출되도록 설계되어 있다.


연구팀이 개발한 생체연료전지

그 통합 시스템은 약물의 방출을 조절하기 위해 불 방식의 논리(Boolean logic: 컴퓨터 시스템에서 0과 1만을 이용하는)를 이용했으며 오직 필요한 만큼의 약물만을 방출하게 된다. 논리적으로 반응하는 연료 전지나 논리적으로 조절되는 약물 방출은 이전에도 이루어진 적이 있었지만 이 두 개념이 결합된 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 심각한 상처가 났을 때, 방출되는 젖산(lactic acid)의 양에 반응하는 바이오 연료 장치를 만들었다. 그들은 양극에는 논리 게이트에 기반한 효소를 지니고 있으며 음극에는 약물을 포함하고 있는 바이오 연료 전지로 구성된 시스템을 개발했다. 젖산(lactic acid)과 젖산탈수소효소(lactate dehydrogenase (LDH))가 존재할 때, LDH는 산화제로 NAD+를 이용해 젖산으로부터 피루브산(pyruvate)을 만들어내는 과정을 촉매한다. 반응으로부터 연속적으로 생성되는 NADH는 연료 전지로 전자를 전달해주는 역할을 한다.

이러한 방법으로, LDH와 젖산은 앤드 게이트(AND gate)의 역할을 하고 음극의 약물-이 경우 파라세타몰(paracetamol)-은 상처에 관한 바이오 마커인 젖산이 탐지되는 경우만 방출되게 된다. 이 연구는 Office of Naval Research에 의해 자금을 지원받았으며 wang은 이 연구의 목표가 팔에 부착하는 패치 형태로 전장의 군인들을 치료하거나 모니터링 할 수 있는 ‘나노의학(약국)’의 개념을 실현하는 것이라고 설명했다.

이에 대해 영국 벨파스트 퀸즈대(Queen`s University)에서 분자 회로를 연구 중인 A P de Silva는 “분자 회로 분야는 뛰어난 성능의 기기의 출현으로 크게 성장하고 있는 분야다. Joe Wang의 논문 역시 이러한 흐름 중의 하나이다.”고 말했다. 아직은 다양한 장비로 이용되어 실용화되기는 멀었지만 언젠가는 이러한 개념이 실현될 수 있을 것이다.


출처:경기과학기술진흥원
원본출처: rsc.org

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