나노의 연금술, 암 진단·치료용 나노캡슐 개발
속이 빈 산화철 나노캡슐 전자현미경 사진
현택환 교수
마치 연금술과 같은 공정을 통해 만들어져 ‘나노 연금술’로 불리는 나노캡슐은 쉽게 대량으로 제조가 가능하지만 다른 용도로의 응용가능성이 없는 아카저나이트(akagenite, β-FeOOH, 산화수산화철) 나노입자 표면에 실리카를 입히고 500도 이상에서 열처리를 하여 산화철로 변형시킨 후, 실리카 껍질을 벗겨내어 산화철 나노캡슐 과정에 이른다.
싸고-굽고-벗기기 공정(wrap-bake-peel process)을 통해 암치료와 암진단에 사용될 수 있는 획기적인 나노캡슐이 만들어지는데, 나노캡슐의 안은 약물을 담아 암세포에 전달하는 약물전달체의 역할을 하고, 나노캡슐의 껍질은 엠알아이 조영제로 사용되어 암치료와 진단이 동시에 가능하게 되는 것이다.
고온 열처리를 통해 물질의 성질을 개선하거나 전혀 다른 물질로 변형하는 연구는 오래전부터 진행되어 왔지만, 나노물질의 경우는 열처리 과정에서 서로 엉겨 붙어 나노물질이 가진 고유의 성질을 다 잃었다.
현택환 교수 연구팀의 “싸고-굽고-벗기기 공정”은 응용가능성이 없는 물질을 변형시켜, 나노구조를 유지하면서 다양한 기능을 가진 나노물질로 만들 수 있으므로 종전의 문제점을 해결할 수 있었다.
또한 연구팀은 “싸고-굽고-벗기기 공정”을 이용하여 이종구조를 가진 철-백금 혼합물 나노물질을 차세대 자기저장매체로 각광받고 있는 fct구조를 가진 FePt 합금 나노입자로 변화시키는데도 성공하였다.
현 교수는 이번 연구 결과가 응용가능성이 없는 나노물질을 좋은 물성을 지닌 고응용성, 고부가가치 나노물질로 변화하는 기술로 폭넓은 분야에 응용이 가능해 향후 이 방법을 이용해 다양하고 좋은 성능을 가진 나노물질로 변형·제조하는 연구를 진행해 나갈 수 있을 것이라고 밝혔다.
이번 연구 결과는 세계 최고 수준의 학술지인 네이처 머티리얼 (Nature Materials)지 인터넷 판에 2월 18일에 게재되고 3월호에 출판될 예정이다.
현 교수는 지난 10년간 순수하게 국내에서 수행한 나노 재료관련 연구 논문 결과들을 유수한 국제학술지에 110편 이상을 발표하였고, 그 논문들이 4,600번 이상 인용되었으며, ‘Advanced Materials’지와 ‘Small’지의 편집위원으로 활동하고 있다.
한편, 현교수 연구팀의 이번 연구는 과학기술부와 한국과학재단(이사장: 최석식)의 창의적연구진흥사업을 통해 수행되었다.
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