[사이언스] 과산화수소 먹어치우는 금 나노입자 전달기술 개발

효소 작용 부산물인 과산화수소 없애는 금 나노입자, 효소와 동시 전달하는 고분자 설계

특허뉴스 선우정 기자 | 기사입력 2019/08/13 [23:42]

[사이언스] 과산화수소 먹어치우는 금 나노입자 전달기술 개발

효소 작용 부산물인 과산화수소 없애는 금 나노입자, 효소와 동시 전달하는 고분자 설계

특허뉴스 선우정 기자 | 입력 : 2019/08/13 [23:42]

 

▲ 요산분해효소와 금나노입자를 고분자 약물 전달체에 동시 포집한 조성물을 통한 과산화수소(H2O2) 분해를 통한 부작용 감소와 치료 효과 향상_요산분해효소가 만들어내는 과산화수소를 금 나노입자가 제거해줌에 따라 과산화 수소로 인한 부작용을 줄이고 요산분해 효과를 향상시킴. (제공 광주과학기술원)     © 특허뉴스

 

한국연구재단은 광주과학기술원 권인찬·태기융 교수 연구팀이 통풍치료제로 사용되는 단백질의 부작용은줄이고 효과는 높일 수 있도록 단백질과 금 나노입자를 동시에 체내로 전달할 수 있는 나노전달체 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

 

바이오의약품의 부작용을 완화하거나 약효를 높일 수 있는 고부가가치 물질로서의 금 나노입자의 응용 가능성에 주목한 것이다.

 

요산이 소변으로 자연스레 배출되지 않으면 통풍 등을 유발할 수 있어 요산분해효소가 사용되는데 분해 과정에서 만들어 내는 과산화수소를 효과적으로 제거하기가 어려웠다.

 

실제 과산화수소는 소독작용이 있으나 분해되지 않고 우리 몸을 돌아다니면 위험하다. 간이나 적혈구, 신장 등에 들어 있는 항산화효소인 카탈라아제가 과산화수소를 물과 산소로 분해한다.

 

과산화수소를 무해한 물과 산소로 분해할 수 있는 항산화효소, 카탈라아제처럼 과산화수소 제거제(Scavenger)로서 금 나노입자가 주목받은 이래 연구진은 실제 금 나노입자가 요산분해효소의 부산물인 과산화수소도 제거할 수 있음을 확인한 바 있다.

 

하지만 효소와 금 나노입자를 단순히 혼합하여 주입하면 혈액에서 희석되면서 원래 의도한 효과를 얻기 어렵다는 문제가 있었다.

 

이에 연구진은 효소와 금 나노입자를 원하는 혼합배율로 동시에 전달할 수 있는 고분자 나노전달체를 이용해 실제 통풍 질환 동물모델에서 효소의 부산물인 과산화수소를 제거할 수 있음을 입증했다.

 

온도 조절로 크기를 변화시킬 수 있는 고분자 나노전달체에 효소와 금 나노입자를 원하는 비율로 포집하고 체내로 전달함으로써 효소와 금 나노입자가 혈액에서 희석되지 않도록 한 것이다. 이를 통해 과산화수소 농도를 감소시키는 한편 이로 인한 요산 분해 효과를 오래 유지할 수 있도록 했다.

 

실제 혈중 요산 농도가 높은 생쥐에서 이 나노전달체에 요산분해효소와 금 나노입자를 동시에 포집하여 주입하고 시간에 따른 요산농도 변화를 측정했다.

 

▲ 요산분해효소와 금나노입자를 고분자 약물 전달체에 동시 포집한 조성물의 혈중 요산 분해 분석_요산분해효소와 금 나노입자를 동시에 포집한 조성물(붉은색 막대)은 요산분해효소 단독 주입(초록색 막대) 혹은 요산분해효소와 금 나노입자를 포집하지 않은 채(노란색 막대) 주입한 경우와 대비해 효과적인 요산분해효과를 보여주었다. (제공 광주과학 기술원)     © 특허뉴스


그 결과 효소를 단독 주입하거나 나노전달체에 포집하지 않은 채 주입한 경우에 비해 2배 가량 높은 혈중 요산 감소 효과를 보였다.

 

다만 실제 응용을 위해서는 고분자 나노전달체와 금 나노입자의 체내 안전성에 대한 더 많은 연구가 필요하다. 한국연구재단 기초연구사업(기초연구실_연구책임자 : 태기융 교수)의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 약물전달 분야 국제학술지 `저널 오브 컨트롤드 릴리즈'(Journal of controlled release)726일 게재되었다.

   

권인찬 교수는 부작용을 걱정하지 않으면서 더욱 우수한 약효를 갖는 조성물을 통해 통풍 치료를 위한 더 많은 활용이 기대된다고 의의를 밝혔다.

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