[신병철]나노 의약 기술

[사이언스 칼럼]신병철 화학연 신물질연구본부 바이오소재연구센터 책임연구원

▲ 신병철 화학연 신물질연구본부 바이오소재연구센터 책임연구원

바이오기술(bio-technology: BT)은 나노기술(nano-technology: NT), 정보기술(information-technology: IT)과 함께 차세대 국가 핵심 과학기술로 추진되고 있다. 특히 바이오 소재 기술은 IT-BT-NT의 융합 또는 복합 기술 형태로 발전해 오고 있다. 이러한 바이오 소재 기술은 세계적으로 연구 개발 투자가 국가 전략적 차원에서 이루어지고 있으며 이를 바탕으로 연구가 광범위하게 진행되고 있다.

바이오 소재 기술의 중요성이 강조되는 세계적 추세에 따라 나노기술과 바이오기술을 접목한 생체 신소재 기술이 기반이 되어 새로운 응용제품이 나오고 있다. 즉 차세대 바이오 소재 기술을 응용하여 의료용구, 의약 및 유전자 전달체, 기능성 화장품 소재 등의 제품 개발이 이에 해당한다고 볼 수 있다. 이러한 연구는 미래의 생명과학, 의료 및 제제 분야를 선도해갈 중요한 신소재 기술의 하나로서 국내 기반기술의 구축은 물론 선진국의 기술 수준과 경쟁력을 확보하는 것에 중점을 두고 있으며, 나아가 국민 의료복지 및 삶의 질을 향상시키는데 최종 목적이 있다.

일반적으로 인체의 질병이나 손상된 부위를 치료하기 위하여 특정한 의약품을 사용하게 되는데, 이때 의약품에 의한 치료 효과를 극대화시키고 인체의 부작용을 최소화하기 위한 목적으로 약물전달 시스템(Drug Delivery System: DDS)이 이용되고 있다. 약물전달 시스템은 경구, 주사, 경피, 점막, 이식 등 인체의 다양한 경로를 통하여 이용되고 있다. 최근에는 이러한 약물전달 시스템에 나노 기술을 도입하여 입자의 고기능화에 연구의 초점이 맞추어 지고 있다. 대표적 약물 전달용 나노 입자로는 고분자 나노 입자, 마이셀 형성을 통한 나노 입자, 인지질을 이용한 리포솜(Liposome) 등이 있다. 또한 백신이나 유전자(DNA) 전달용 나노 입자, 난용성 약물의 가용화를 위한 나노 입자 등과 같은 용도로 의약전달 시스템으로서 활용도 가능하다.

한 예로서 리포솜 응용의 주된 목적은 약물 분자 자체가 가지고 있는 고유의 물리화학적 성질에 따른 여러 가지 문제를 해결하고, 약물을 특정 표적부위에 집중적으로 수송함과 동시에 부작용(독성)을 감소시킬 수 있으며 장시간 약물의 효과를 지속시킬 수 있는 운반체를 개발하는데 주목적이 있다. 또한, 자가 미세유화 시스템은 난용성 약물에 사용되는 것으로 기름과 계면활성제와 약물의 등방성혼합물을 이용하는 것으로서 이러한 분산계와 약물의 적절한 비율을 탐색하여 표면적을 증가시켜 난용성 약물의 용해도를 증대시키고 흡수를 향상시켜 생체 이용률을 향상시킬 수 있는 나노약물 전달시스템을 말한다. 또 다른 예로 뇌혈관질환, 암 질환과 같은 난치성 질환의 조기 발견을 위한 여러 진단방법에 나노 입자를 응용하는 것이다. 유기·무기 재료를 이용하여 고감도 다기능을 구현할 수 있는 영상용 나노입자가 개발되고 있다. 세포나 분자 수준의 변화 즉, 생화학적현상, 유전자의 발현 및 생물학적인 변화에 의해 발생하는 신호를 영상화하는 나노 조영제의 개발이다.

현재 임상 시험이 진행되어 수년 내에 상용화가 예상되는 나노 의약품과 의료용품들의 사례를 보면 나노기술이 접목되어 성공한 연구개발 분야라 할 수 있으며 앞으로도 지속 가능성이 높을 전망이다. 앞으로 나노의약의 방향은 효과가 우수하고 안전하며 새로운 의료기술에 대응할 수 있고, 특정 질환 세포나 조직으로 전달이 필수적인 의약품들, 유전자나 줄기세포와 같은 미래의약의 전달 매체 그리고 조기 진단 및 치료 예후 추적을 위한 고급 의료 서비스의 적용에 효과적이고 핵심적인 기술로 자리 잡을 전망이다.

바이오기술 중 특히 나노융합기술의 응용이 활발하고 기술의 실용화 사례가 많은 분야가 약물전달을 응용 대상으로 하는 나노의약이라 할 수 있다. 현재까지 기존약물의 효력을 증가시키거나 부작용을 감소시키는 약제학적 범주가 아니라 나노기술의 적용으로 신약 개발, 의료용품의 개발, 진단기술, 분자생물학 연구에 이르기 까지 광범위하게 확대되고 있는 점이 나노의약의 전망을 밝게 한다. 국내 축적된 나노기술이 바이오 관련 분야에 창의적으로 응용되어 산학연의 연구자들이 세계적인 경쟁력을 갖추도록 육성할 필요가 있다.