왼쪽부터 정윤화 경희대 학생연구원, 마가은 건국대 학생연구원, 류연수 건국대 학생연구원.
연구팀은 널리 쓰이는 화학 항암제 독소루비신에 주목했다. 독소루비신은 여러 암종 치료에 활용되지만, 심장 독성, 비특이적 분포, 제한적인 치료 효율 등이 한계로 꼽힌다. 이번 연구의 핵심은 ‘금속-약물 이중 배위결합’이다. 연구팀은 기존 항암제를 화학적으로 변형하지 않고, 금속 이온과의 배위결합을 통해 약물이 작동하는 환경과 치료 기전을 확장했다. 약물을 단순히 나노입자에 실어 나르는 방식이 아니라, 약물 자체가 나노 플랫폼의 기능성 구성요소가 되도록 설계했다.
연구팀은 헤파린 기반 고분자에 도파민의 카테콜 구조를 도입하고, 금속 이온을 매개로 독소루비신과 연결되는 구조를 만들었다. 이 구조에서 금속 이온은 독소루비신을 연결하는 중심 역할을 하며, 독소루비신과 금속 간 산화환원 반응을 유도한다. 이를 통해 나노물질은 암세포 안에서 산화 스트레스를 높이고, 암세포가 면역세포에 더 잘 인식되도록 하는 면역원성 세포 사멸을 유도해 항암 효과와 항암 면역반응을 강화하는 나노 치료 전략을 제시했다.
이번에 개발한 나노 항암제 플랫폼은 확장성도 갖췄다. 금속 배위가 가능한 작용기를 가진 다양한 고분자나 펩타이드 소재로 기반 물질을 바꿀 수 있고, 철 이온뿐 아니라 칼슘·망간 등 여러 금속 이온으로도 확장할 수 있다.
최정욱 경희대 교수는 “금속 이온과 상호작용할 수 있는 항암제와 생리활성 약물을 조합할 수 있어 질환 특성과 치료 목적에 따라 소재·금속·약물을 맞춤형으로 설계하는 나노의약 플랫폼으로 발전할 수 있다”고 말했다.