다중모드 영상 진단 및 염증 치료 가능한 테라노스틱 물질 GeTe 나노시트 개발

의대 박용범 교수(내과학)

의대 박용범 교수(내과학)가 연세대학교 물리학과 유경화 교수와 공동 연구를 통해 다중모드 영상(multimodal imaging) 및 염증 치료가 가능한 테라노스틱 물질(theranostic agent)인 GeTe 나노시트(nanosheets)를 개발했다. 연구 결과는 최근 ‘Advanced Functional Materials(IF 18.808)’에 게재됐다.

연구팀은 PVC가 코팅된 2차원 게르마늄 텔루라이드(GeTe) 나노시트(GeTe-PVC NSs)를 액체상 박리(liquid-phase exfoliation)와 표면개질(surface modification)이 결합된 탑다운 공법을 사용해 제작했다. 

GeTe-PVP NSs는 첫번째 근적외선 창(NIR I), 두번째 근적외선 창(NIR II), 형광 스펙트럼에서 넓은 흡수 스펙트럼을 나타내므로, 광음향과 형광 이미지를 위한 복합조영제(multimodal contrast)로 기능할 수 있다. 

실제로 GeTe-PVP NSs를 사용해 닭가슴살을 팬텀으로 다중 스펙트럼 광음향 단층 촬영(MSOT)을 한 결과 5cm 깊이에서 선명한 광음향 이미지들을 확인할 수 있었다. 또한 누드 마우스에 GeTe-PVP NSs, GNRs, ICG를 투여한 후 MSOT 이미지를 촬영한 결과 GeTe-PVP NSs 가 NIR I 조영제인 GNR와 ICG 와 비교해 더 넓은 구역에서 높은 광음향 세기를 나타냈으며, NIR I 조영제들보다 더 깊이 투과했고, ICG와 같은 저분자 물질들보다 장에 더 오랜 시간 축적되는 것으로 나타났다.

또한 GeTe-PVP NSs를 LPS-활성화된 RAW 264.7 세포에 처리해 항염증 효과도 확인했다. IBD 동물 모델에서는 GeTe-PVP NSs의 경구 투여가 염증성 장질환에 대해 치료 효과를 보였으며 체내 독성은 없었다. 

연구팀은 앞서 생체에 해가 없는 NIR 대역의 파장을 이용하는 광학 영상을 류마티스관절염 환자 임상에 적용하기 위한 연구를 수행해왔다. 금나노 조영제를 이용해 류마티스관절염 동물 모델에서 관절염을 조기 진단할 수 있음을 밝힌 바 있으며 이러한 연구를 기반으로 진단과 염증 치료가 가능한 GeTe 나노시트 개발에 성공했다.