유독가스인 일산화탄소(CO)를 치료제로 사용할 수 있는 기술이 개발됐다.
한국연구재단은 광주과학기술원(GIST) 이은지 교수 연구팀이 일산화탄소 방출 양과 속도를 제어할 수 있는 수화젤((Hydrogel) 패치를 만들었다고 10월11일 발표했다.
수화젤은 3차원 망상구조를 갖는 물질로 다량의 물을 흡수할 수 있는 특성 덕분에 생체재료로 폭넓게 활용되고 있다.
많은 양의 일산화탄소는 체내 조직의 산소공급을 차단하고 중추신경계에 영향을 주어 두통·경련·구토를 일으키고 심하면 사망에 이르게 한다.
반면, 10-500ppm(100만분의 1)의 적은 농도는 염증작용을 억제하고 혈관 이완과 세포 손상·사멸을 막는 보호 기능을 한다.
다만, 일산화탄소를 치료제재로 사용하려 노력하고 있지만 적절한 농도를 원하는 부위에 처리하는데 어려움을 겪었다.
연구팀은 생체친화성 펩타이드(2개 이상의 아미노산이 결합한 화합물)에 일산화탄소 방출 분자를 결합해 나노섬유 망상구조 형태를 유도했고, 나노섬유 망상구조를 바탕으로 일산화탄소 방출을 제어할 수 있는 수화젤 주사와 패치를 성공적으로 만들었다.
아픈 곳에 직접 붙이는 수화젤 패치는 펩타이드 성질을 바꾸는 과정을 거쳐 물리적 강도와 접착성을 높였다. 치료효과를 향상시켰다는 뜻이다.
연구팀의 기술은 분자 프로그래밍을 통해 일산화탄소 방출 양과 속도 조절을 할 수 있고, 세포 내 유전자나 단백질 변형을 유도하는 활성산소 형성을 억제해 세포 사멸과 염증 반응을 함께 줄였다.
이은지 교수는 “일산화탄소의 방출 양과 속도를 제어해 치료제재로 사용할 수 있는 실용적인 수화젤 패치 개발의 첫 사례”라며 “특정 조직이나 장기에 효과적으로 적용하는 가스 치료제 개발에 기여할 것”이라고 강조했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구)과 미래소재 디스커버리 사업 지원으로 수행했고, 9월25일 국제학술지 Advanced Functional Materials에 논문(표지논문)이 실렸다.