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인체 치명적인 일산화탄소, 치료제 된다

조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr 2018년 10월 12일 금요일 제7면     승인시간 : 2018년 10월 11일 19시 34분
방출 양·속도 조절 패치 개발, 패혈증·암 등 치료제 가능성

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연료 등의 연소과정에서 발생하는 일산화탄소는 극소량만 흡입해도 사람에게 치명적인 영향을 준다.

유독가스인 일산화탄소를 패혈증이나 암 등 질병 치료제로 사용할 수 있는 기술이 개발돼 주목을 받는다.

11일 한국연구재단에 따르면 광주과학기술원(GIST) 이은지 교수 연구팀이 일산화탄소 방출 양과 속도를 조절할 수 있는 수화젤((Hydrogel) 패치를 개발했다.

수화젤은 3차원 망상구조를 갖는 물질이며, 다량의 물을 흡수할 수 있는 특성이 있어 생체 재료로 널리 활용된다. 일산화탄소는 흡입하면 체내 조직의 산소공급을 차단하고 중추신경계에 영향을 준다. 두통과 경련, 구토 등을 유발하며 심각한 경우 사망에 이를 수 있다.

유독가스인 일산화탄소도 노출 농도만 조절하면 오히려 세포대사를 촉진해 인체에 좋은 영향을 줄 수 있다. 예를 들어 10∼500ppm(100만분의 1)의 적은 농도라면 염증 작용을 억제하고 혈관 이완과 세포 손상·사멸을 막는 보호 기능을 보인다.

이런 장점으로 일산화탄소를 치료 제재로 사용하려는 노력이 있지만, 적절한 농도를 원하는 부위에 처리하는 데 어려움이 있다.

연구팀은 생체친화성 펩타이드(2개 이상의 아미노산이 결합한 화합물)에 일산화탄소 방출 분자를 결합해 나노섬유 망상구조 형태를 유도했다. 이를 통해 일산화탄소 방출을 제어할 수 있는 수화젤 주사와 패치를 성공적으로 제작했다.

환부에 직접 붙이는 수화젤 패치는 펩타이드 성질을 바꾸는 과정을 거쳐 물리적 강도와 접착성을 높였다. 일산화탄소 가스 전달과 치료 효과가 향상했다는 뜻이다.

연구팀의 기술은 분자 프로그래밍을 통해 일산화탄소 방출 양과 속도 조절이 가능하다. 세포 내 유전자나 단백질 변형을 유도하는 활성 산호 형성을 억제해 세포 사멸과 염증 반응도 억제하는 것이 확인됐다.

연구팀은 개발한 패치형 수화젤이 알산화탄소 치료효과를 극대화하고, 앞으로 패혈증, 겸형적혈구 빈혈증, 고혈압, 암, 뇌졸중 등의 다양한 질병 치료에도 가능할 것으로 전망했다. 이은지 교수는 “일산화탄소의 방출 양과 속도를 제어해 치료 제재로 사용할 수 있는 실용적인 수화젤 패치 개발의 첫 사례”라며 “특정 조직이나 장기에 효과적으로 적용하는 가스 치료제 개발에 기여할 것”이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구)과 미래소재 디스커버리 사업 지원으로 수행했다.

지난달 25일 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 논문(표지논문)이 게재됐다. GIST 김인혜 연구원(충남대 분석과학기술대학원)이 제1 저자다.

조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr
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