김광명 교수 연구팀, Advanced Drug Delivery Reviews 학술지에 

초음파 감응 나노소재 기반 가스 전달 시스템의 최신 동향 논문 발표

종양 미세환경의 저산소증과 면역 억제성은 방사선·화학·면역치료의 효과를 떨어뜨리는 핵심 요인으로, 이를 극복하기 위한 산소(O2), 일산화질소(NO), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 등 치료용 가스 기반 전략이 주목받고 있다. 그러나 가스의 높은 확산성, 짧은 체류 시간, 전신 부작용 때문에 임상 적용에는 여전히 한계가 크다. 본 리뷰 논문은 이러한 문제를 해결하기 위한 대안으로, 초음파(ultrasound)를 자극원으로 활용하는 나노소재 기반 가스 전달 시스템(ultrasound-triggered gas delivery systems, UTGDS)의 설계 원리와 응용 현황을 체계적으로 정리하였다.

김광명 교수 연구팀은 초음파 조사 시 발생하는 cavitation, sonoporation, 열 효과를 이용해 가스 방출의 시간, 공간적 제어를 달성하는 전략을 중심으로, 지질 기반 마이크로버블 및 echogenic liposome, mesoporous/hollow silica 및 CaCO3, BaTiO3 등 무기 나노입자, PLGA 및 탄산 고분자 나노입자, 알부민, 페리틴, 가스 베지클 등 단백질 나노구조체, PFC 에멀전 및 MOF, 하이브리드 나노입자 등 다양한 플랫폼을 분류·비교하였다. 각 시스템의 가스 적재 방식, 초음파 조건, 영상화 가능성, 화학, 면역, 방사선, 광치료와의 병용 전략을 통합적으로 정리한 점이 특징이다.

또한 본 리뷰는 UTGDS의 임상 번역을 가로막는 과제로, 가스, 나노소재, 초음파 장치가 결합된 복합 시스템의 안전성 평가, 재현성 있는 대량 생산과 품질 관리, 종양 미세환경 이질성에 따른 맞춤형 설계, 장기 체내 잔류 및 분해산물 독성 검증 등을 제시한다. 본 논문은 초음파 감응 가스 전달 나노시스템이 종양 저산소증 극복과 약물 침투 향상, 영상-유도 정밀 치료를 동시에 달성할 수 있는 유망 플랫폼이며, 향후 난치성 고형암 치료의 새로운 패러다임을 제시할 수 있음을 강조한다.