김광명 교수 연구팀, Small 학술지 게재 

이화여대 약학대학 김광명 교수 연구팀이 광역학 요법을 위한 방열 가이드가 있는 열 관리와 주입 가능한 광전자 프로브 개발 연구를 진행하였다. 본 연구 결과는 국제 학술지인 Small (Impact factor: 15.153 / JCR ranking 상위 9.78%) 2023년 4월에 게재되었다. 

마이크로/나노 크기의 부품으로 이루어진 최근의 전자소자는 작은 크기로 높은 효율과 뛰어난 성능을 보여주지만, 이러한 장치들은 몇 가지 치명적인 문제점을 드러내고 있다. 특히, 생체 집적소자와 같이 한정된 작은 면적에 고밀도로 집적된 수많은 부품에서 발생하는 고립열은 소자의 성능 및 수명과 밀접한 관련이 있기 때문에 시급히 해결해야 할 문제이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 주입 가능한 방열 가이드에 마이크로 스케일의 발광 다이오드(µLED) 기반 신경 프로브를 도입하였다. 방열 가이드는 열전도율이 높은 질화붕소(BN) 나노소재로 제작하였다. 열 관리는 질화붕소가 효과적으로 열을 발산하는 μLED의 광 출력 성능을 눈에 띄게 향상시키고 LED의 향상된 광원이 열 손상 없이 뇌 조직을 통해 전달될 수 있도록 합니다. 또한, 마우스 암세포의 광역학 요법의 치료 효과에서 현저한 개선을 보여줍니다. 

약물 담체를 사용하지 않는 자가조립성 전구체 나노 항암제는 항암 치료 분야에서 그 잠재성이 높은 치료 방식으로 평가되고 있다. 전구체 나노 항암제는 종양 부위에서 발현되는 미세 환경에 특이적으로 반응하여 활성화되며, 이로 인하여 종양 표적화 및 항암제 치료 효능을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 서로 다른 서열을 가지는 5 가지 카텝신 B 특이적 펩타이드를 항암제인 독소루비신에 화학적으로 결합하여 서로 다른 화학적 구조를 가지는 카텝신 B 특이적 항암제 전구체를 합성하였다. 합성된 항암제 전구체들은 분자 간 소수성 작용 및 pi-pi 상호작용을 통하여 자발적으로 나노 입자를 형성하였다. 형성된 항암제 전구체 나노 약물들은 그 화학적 구조에 따라 서로 다른 입자 크기, 분산 안정성, 체내 안정성 및 약동학적 특성을 나타내었다. 이에 따라 5 종의 항암제 전구체 나노 약물을 체외 및 체내 조건에서 그 약동학 특성 및 체내 부작용성, 치료 효능 등을 평가하였으며, 최종적으로 가장 우수한 특성 및 효능을 나타내는 항암제 전구체 나노 약물을 특정하였다. 

본 연구를 통해, 전구체 약물의 화학적 구조에 따라 항암제 전구체 나노 약물의 특성이 변화할 수 있음을 확인하였으며, 우수한 효능 및 약동학 특성을 가지는 항암제 전구체의 최적 화학 구조를 설계할 수 있었다.