미세한 '꽃'으로 약을 배달하다

이 작은 입자는 종이 꽃이나 사막 장미를 연상시킵니다. 의사는 이를 사용하여 약물을 신체 내의 정확한 목적지로 안내할 수 있습니다. 더 나은 점은, 이 입자는 초음파를 사용하여 음파를 분산시키기 때문에 쉽게 추적할 수 있다는 것입니다.

약물을 신체 내에서 작용해야 하는 정확한 위치로 어떻게 보낼 수 있을까요? 과학자들은 이 질문에 대해 오랫동안 연구해 왔습니다. 예를 들어, 항암제를 종양에 직접 전달하여 신체의 나머지 부분에서는 부작용을 일으키지 않고 이 특정 위치에서만 효과가 나타나도록 하는 것입니다. 활성 성분이 결합될 수 있는 운반체 입자를 식별하기 위한 연구가 진행 중입니다. 이러한 종류의 입자는 다음 세 가지를 포함한 다양한 요구 사항을 충족해야 합니다. 첫째, 가능한 한 많은 활성 물질 분자를 흡수할 수 있어야 합니다. 둘째, 초음파와 같은 간단한 기술을 사용하여 혈류를 통해 안내할 수 있어야 합니다. 셋째, 비침습적 영상 절차를 사용하여 신체를 통한 여정을 추적할 수 있어야 합니다. 이 마지막 사항은 약물이 성공적으로 전달되었는지 확인하는 유일한 방법입니다.

이러한 모든 요건을 충족하는 단일 솔루션을 찾는 것은 어려운 일이었습니다. ETH 취리히가 이끄는 연구진은 이제 이러한 모든 기준을 충족하는 특별한 종류의 입자를 공개했습니다. 이러한 입자는 효과적일 뿐만 아니라 현미경으로 보면 시각적으로도 눈에 띄며, 작은 종이 꽃이나 사막 장미와 비슷합니다. 이들은 꽃 모양으로 배열되는 매우 얇은 꽃잎으로 만들어졌습니다. 이러한 꽃 입자는 직경이 1~5마이크로미터로 적혈구보다 약간 작습니다.

그 모양에는 두 가지 주요 장점이 있습니다. 첫째, 꽃 입자는 크기에 비해 엄청난 표면적을 가지고 있습니다. 많은 빽빽하게 뭉친 꽃잎 사이의 공간은 불과 몇 나노미터 너비이며 기공처럼 작용합니다. 즉, 매우 많은 양의 치료적으로 활성인 물질을 흡수할 수 있습니다. 둘째, 꽃잎은 음파를 산란시키거나 빛을 흡수하는 분자로 코팅될 수 있으므로 초음파 또는 광음향 이미징을 사용하여 쉽게 가시화할 수 있습니다.

이러한 연구 결과는 Daniel Razansky와 Metin Sitti가 이끄는 그룹에서 저널 Advanced Materials 에 발표한 연구에서 방금 보고되었습니다 . Razansky는 ETH Zurich와 University of Zurich에서 이중 임명된 생물의학 영상학 교수입니다. Sitti는 마이크로로봇학 전문가이며, 최근까지 ETH Zurich와 슈투트가르트의 Max Planck Institute for Intelligent Systems에서 교수로 재직한 후 이스탄불의 Koç University로 옮겼습니다.

가스 거품보다 낫다

"이전에 연구자들은 주로 초음파나 다른 음향 방법을 사용하여 혈류를 통한 운반 방법으로 작은 기포를 조사했습니다."라고 연구의 공동 저자이자 Razansky 그룹의 박사 과정생인 Paul Wrede가 말했습니다. "이제 우리는 고체 미립자도 음향적으로 유도할 수 있음을 보여주었습니다." 기포에 비해 꽃 입자의 장점은 더 많은 양의 활성 성분 분자를 적재할 수 있다는 것입니다.

연구자들은 페트리 접시 실험에서 꽃 입자에 항암제를 넣을 수 있다는 것을 입증했습니다. 그들은 또한 입자를 쥐의 혈류에 주입했습니다. 초점 초음파를 사용하여 그들은 입자를 순환계 내의 미리 결정된 위치에 유지할 수 있었습니다. 이는 입자를 둘러싼 빠른 혈액 순환에도 불구하고 성공적이었습니다. 초점 초음파는 음파를 국소 지점에 집중시키는 기술입니다. "다시 말해, 우리는 입자를 주입하고 최선을 바라는 것이 아닙니다. 우리는 실제로 입자를 제어합니다."라고 Wrede는 말했습니다. 연구자들은 이 기술이 언젠가는 혈관을 막는 종양이나 혈전에 약물을 전달하는 데 사용되기를 바라고 있습니다.

입자는 다양한 재료로 만들어질 수 있으며, 사용 목적과 연구자들이 입자의 위치를 ​​제어하기 위해 선호하는 이미징 절차에 따라 다른 코팅이 적용됩니다. "기본적인 작동 원리는 재료가 아닌 모양에 기반합니다."라고 Wrede는 말했습니다. 연구자들은 연구에서 산화 아연으로 만든 꽃 입자를 자세히 조사했습니다. 또한 폴리이미드와 니켈 및 유기 화합물로 구성된 복합 재료로 만든 입자를 테스트했습니다.

이제 연구자들은 그들의 개념을 다듬고 싶어합니다. 그들은 먼저 더 많은 동물 실험을 수행할 계획이며, 그 후에 이 기술은 심혈관 질환이나 암 환자에게 유익할 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241210115428.htm