길을 밝히다: 활성화된 금이 신체 내 약물의 움직임을 보여주는 방식

표적 약물 전달을 추적하는 것은 현재 영상 기술의 한계로 인해 종종 어려운 일입니다. 도쿄 와세다 대학의 최근 연구에서는 신체 내부의 금 나노입자(AuNP)를 직접적이고 매우 민감하게 추적할 수 있는 획기적인 영상 기술을 보고했습니다. 금의 중성자 활성화를 사용하는 이 새로운 기술은 외부 추적자 없이 금 나노입자를 실시간으로 시각화할 수 있게 하여 항암제 전달에 혁명을 일으킬 수 있습니다.

금 나노입자(AuNP)는 1~100나노미터 크기의 작은 금 입자로 독특한 화학적 및 생물학적 특성을 가지고 있습니다. 종양에 축적될 수 있는 잠재력으로 인해 이러한 나노입자는 암 치료 및 표적 약물 전달을 위한 유망한 약물 운반체로 떠올랐습니다. 그러나 신체에서 이러한 나노입자의 움직임을 추적하는 것은 큰 과제였습니다.

기존의 영상화 방법에는 종종 형광 염료 및 방사성 동위 원소와 같은 추적자가 포함되며, 이는 AuNP에서 분리되어 제한된 시각화와 부정확한 결과를 제공합니다.

AuNPs 이미징을 발전시키기 위한 한 걸음으로, 와세다 대학의 연구자들은 중성자 활성화를 사용하여 안정된 금을 금의 방사성 동위 원소로 변환하고 체내에서 AuNPs를 장기간 추적할 수 있는 새로운 이미징 기술을 도입했습니다.

이 연구는 와세다 대학의 대학원 첨단 과학 및 공학 연구과 박사 과정생인 나나세 코시카와와 와세다 대학의 이학 및 공학부 교수인 준 카타오카가 오사카 대학과 교토 대학과 협력하여 주도했습니다. 이 연구의 결과는 2025년 3월 12일에 Applied Physics Letters 에 게재되었습니다.

"전통적인 영상화 방법에는 외부 추적자가 필요하며, 이는 순환 중에 분리될 수 있습니다."라고 코시카와는 설명합니다. "이러한 한계를 극복하기 위해 AuNP를 직접 변경하여 외부 추적자를 사용하지 않고도 X선과 감마선을 통해 감지할 수 있도록 했습니다."

AuNPs를 활성화하기 위해 연구자들은 안정된 금 나노입자에 중성자를 조사하여 안정된( 197 Au)을 방사성( 198 Au)으로 전환했습니다. 방사성 198 Au는 감마선을 방출하는데, 이는 체외에서도 감지할 수 있습니다. Kataoka 교수는 중성자 활성화에 대해 "입자 조사를 통한 원자 활성화는 물질을 직접 변경하는 기술입니다.

변경된 원소는 때때로 불안정하여 체외에서 물질을 볼 수 있게 하는 X선과 감마선을 방출합니다. 이는 원자 번호를 변경하지 않으므로 원소의 화학적 특성은 보존됩니다."라고 설명했습니다.

연구진은 종양이 있는 쥐에 이러한 방사성 AuNP를 주입하고 특수한 영상 시스템을 사용하여 시각화함으로써 이러한 방사성 AuNP의 추적을 더욱 확인했습니다.

또한 이 연구는 표적 암 치료에 사용되는 방사선 치료제인 211 At의 약물 전달을 위한 이 영상 기술을 입증했습니다. 211 At는 알파 입자와 X선을 방출하는데, 이는 반감기가 짧아서 더 짧은 시간 동안만 감지할 수 있습니다.

연구자들은 211 At를 방사성 AuNP로 표지하여 211 At 표지( 198 Au) AuNP를 형성했습니다. 이 접근 방식은 198 Au 의 긴 반감기(2.7일)로 인해 약물의 장기 영상을 제공하여 211 At 의 짧은 반감기의 한계를 극복했습니다 .

"211 At의 반감기는 불과 7.2시간으로 방출된 X선은 2일 이내에 사라지지만 ( 198 Au) AuNPs 표지를 사용하면 반감기가 2.7일로 더 긴 ¹??Au의 감마선을 사용하여 최대 5일 동안 약물 분포를 추적할 수 있었습니다." 공동 저자인 오사카 대학교 방사선 과학 연구소의 Atsushi Toyoshima가 말했습니다.

이 연구는 표적 약물 전달 분야에서 획기적인 진전을 나타내며 약물 전달 시스템의 주요 진전으로 이어질 수 있습니다. 신체 내부의 AuNP를 직접 추적하면 약물 분포를 정확하게 모니터링하여 보다 효과적인 암 치료를 위한 길을 열 수 있습니다. 이 연구는 또한 실시간 약동학 연구에 대한 새로운 가능성을 열어 약물 안전성과 효능을 개선할 수 있습니다.

"AuNP는 의료 응용을 위해 활발히 연구되고 있습니다." 오사카 대학교 방사선 과학 연구소의 공동 저자인 히로키 카토가 설명합니다.

"우리는 금 기반 나노소재의 최적화를 추진하는 동시에 나노의학을 크게 발전시킬 수 있는 AuNP 추적을 위한 간단하고 확장 가능한 기술을 개발했습니다."

오사카 대학 방사선 과학 연구소 조교수이자 공동 저자인 유이치로 카도나가는 그들의 계획을 되돌아보며 자신의 관점을 공유하며, "우리는 영상 해상도를 향상시키고 이 기술을 다양한 나노입자 기반 시스템으로 확장할 계획입니다. 중성자 활성화 영상을 더욱 개선함으로써 약물 모니터링을 임상적 현실로 만들고, 잠재적으로 영상 기술 분야에 혁명을 일으킬 수 있기를 바랍니다."라고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250312124138.htm