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한 국제적인 연구팀이 세포가 움직이는 것을 모방해 자체 추진력을 갖춘 초소형 운반체를 개발했다. 이 나노 잠수정(nanoswimmers)은 뇌혈액장벽을 효과적으로 통과하여 세포와 기관을 누비며 목표지점까지 정확하게 약물을 전달할 수 있는 시스템 개발로 이어질 수 있다. 주변 환경에서 영양소나 독소를 검출할 수 있는 더 큰 미생물을 참조하여 개발된 이 마이크로미터 이하의 잠수정은 화학주성(chemotaxis)이라는 과정을 통해 목표에 다가서거나 멀어질 수 있다. 이것은 발달 중인 뇌에서 뉴런들이 자리잡기 위해 이동하는 것과 동일한 메커니즘이다. 면역세포도 감염된 영역으로 이동하기 위해 이 방식을 사용하고 암세포도 화학주성을 이용해 전신으로 퍼진다. 연구팀은 세포막 구성 성분과 유사한 지질 고분자를 혼합하여 나노 크기의 운반체를 합성했다. 이 분자는 한쪽은 소수성을 다른 쪽은 친수성을 가지고 있어 큰 생물학적 분자를 적재할 수 있는 공 모양을 형성할 수 있다. 이와 같은 폴리머솜(polymeromes)은 이미 약물과 유전자를 운반할 수 있는 잠재력을 보이고 있다. 하지만 미생물, 독소, 대형 분자가 뇌로 유입되는 것을 막는 뇌혈액장벽을 통과하는 것은 어려운 일이었다. 중국, 독일, 스위스 과학자들이 함께 참여한 연구에서 폴리머솜에 뇌의 에너지원인 포도당을 분해하는 효소를 채웠다. 또한 두 가지 지질을 이용하여 한쪽으로 치우친 구조를 만들었다. 한쪽에 쏠린 효소가 포도당이 불균일하게 분포한 영역에서 포도당을 분해한다. 비대칭 구조로 인해 부산물을 한 방향으로만 배출하여 마치 로켓처럼 반대방향으로 추진력을 얻게 된다. 뇌혈액장벽을 통과하기 위한 운반체를 만들기 위해 그 구성분과 유사한 LRP1이라는 단백질을 폴리머솜과 합성했다. 생쥐를 이용한 실험에서 이 변형된 폴리머솜은 기존 운반체보다 4배나 더 효율적임을 보였다. 특히 포도당 분포가 불균일하게 경사지게 나타나는 것은 뇌종양에서 흔히 볼 수 있다. 따라서 이 나노 잠수정은 항암제를 효과적으로 전달할 수 있는 가능성을 보여준다. |
