오리건 주립 대학 연구진에 따르면, 두 개의 피라미드 사이에 끼운 입방체 모양의 새로운 자성 나노입자는 난소 종양은 물론, 다른 유형의 암도 치료할 수 있는 획기적인 치료법이라고 전했다. 과학자들은 이 연구가 자성 나노입자 설계에서 모양의 중요성을 강조하고 있으며, 이 발견은 열을 사용하여 암세포를 손상하거나 죽이는 치료법에 혁명을 일으킬 가능성이 있다고 말한다.

산화철로 만들어지고 코발트로 도핑된 나노입자는 교류 자기장에 노출되면 뛰어난 가열 효율을 보인다. 도핑은 특성을 조정하는 수단으로 무언가를 추가하는 것을 말한다. 정맥 주사 후 입자가 암 조직에 축적되면 암세포를 약화하거나 파괴하는 온도까지 빠르게 상승할 수 있다.

어드밴스트 펑셔널 메터리알(Advanced Functional Materials)지에 게재된 마우스 모델 연구는 OSU 약학대학 과학자들이 진행 중인 나노의학 연구의 하나이다. 나노입자는 10억 분의 1m에 불과한 작은 물질 조각으로, 크기가 작고 표면적 대 부피 비율이 높아 특별한 특성이 있다. 과학자들은 자기 나노입자가 수년 동안 항암 효과를 보였다고 말하지만, 현재 자기 고열요법은 일반적 주삿바늘로 종양에 접근할 수 있는 환자에게만 사용할 수 있다. 즉, 입자를 암 부위에 바로 주입할 수 있는 경우만 이러한 요법을 사용할 수 있다.

"현재 이용 가능한 자성 나노입자의 경우, 필요한 치료 온도(섭씨 44도 이상)는 직접 주입으로만 달성할 수 있습니다. 그리고 이러한 나노입자는 가열 효율이 적당하기 때문에 충분한 열을 생성하려면 종양에 고농도(일반적으로 전신 투여로 달성할 수 있는 것보다 더 높음)가 필요합니다."라고 올레흐 타라툴라 약학 교수가 말했다.

타라툴라와 오리건 주립 대학의 협력자들은 새로운 열분해 방법(그들이 씨앗과 성장이라고 부르는 2단계 프로세스)을 사용하여 입방형 이중 피라미드 형태의 코발트 도핑 산화철 나노입자를 만들었다. 그들의 논문은 그 특정 모양을 가진 특별한 유형의 나노입자에 대한 최초의 보고이다.

"이 나노입자는 빠르게 가열되는 놀라운 능력을 보이며, 교류 자기장 하에서 초당 3.73도 섭씨까지 온도를 높입니다. 이것은 우리가 이전에 발표한 코발트 도핑 산화철 나노입자의 가열 성능의 두 배입니다." 약학 대학의 박사후 연구원인 프렘 신(Prem Singh)의 말이다. 즉, 난소암 환자는 정맥 주사를 맞고 30분 비침습적 자기장 세션을 한 번만 받으면 종양이 자라는 것을 멈출 수 있다. 연구자들은 짧은 치료 세션이 환자의 편안함과 순응도를 향상한다고 지적한다.

암을 표적으로 하는 펩타이드는 나노입자가 종양에 축적되도록 돕고, 입자의 가열 효율이 매우 강하기 때문에 고용량 없이도 나노입자의 필요한 농도를 달성할 수 있어 독성과 부작용을 제한한다. 오리건 주립대(OSU)의 약학 과학 부교수인 올레나 타라툴라는 "이것은 체계적으로 주입된 나노입자가 종양을 50°C 이상으로 가열하는 것으로 나타난 최초의 사례로, 임상적으로 관련 있는 용량에서 효과적인 치료를 위한 치료적 한계인 44°C를 크게 넘어선 것입니다. 이제 자기적 고온 요법을 다양한 접근하기 어려운 종양에 적용하여 치료를 보다 다재다능하고 광범위하게 사용할 수 있는 잠재력이 많이 있습니다."라고 말했다.

오리건 주립 대학의 카르티크라자 두라이사미, 콘스탄체 라이트마이어, 시탈지트 샤르마, 테티아나 코르준, 아브라함 모세스, 블라디슬라프 그리고리예프, 아나니야 데메시, 영롱 박, 윤태구, 바박 맘눈, 아나 폴라 메스키타 소자도 연구에 참여했다.

미국 국립보건원 산하 국립암연구소와 유니스 케네디 슈라이버 국립 아동건강 및 인간발달연구소가 이 연구를 지원했다.

[참조]
Prem Singh, Karthickraja Duraisamy, Constanze Raitmayr, Kongbrailatpam Shitaljit Sharma, Tetiana Korzun, Khushal Singh, Abraham S Moses, Kentaro Yamada, Vladislav Grigoriev, Ananiya A. Demessie, Youngrong Park, Yoon Tae Goo, Babak Mamnoon, Ana Paula Mesquita Souza, Kenkichi Michimoto, Khashayar Farsad, Amit Jaiswal, Olena R Taratula, Oleh Taratula. Precision‐Engineered Cobalt‐Doped Iron Oxide Nanoparticles: From Octahedron Seeds to Cubical Bipyramids for Enhanced Magnetic Hyperthermia. Advanced Functional Materials, 2025; DOI: 10.1002/adfm.202414719