KAIST "뇌 손상 없이 알츠하이머 원인 물질 분해"
KAIST "뇌 손상 없이 알츠하이머 원인 물질 분해"
  • 정지원 기자
  • 승인 2022.05.16 13:40
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저주파 자기장 반응성 나노입자 개발
알츠하이머 유발 물질 자기장 분해 성공
독성 낮고, 자기장과 반응해 효율적으로 사용...의료분야로 확장 가능
KAIST가 알츠하이머질환을 유발하는 응집체를 자기장으로 분해할 수 있는 기술을 개발했다.(사진=KAIST)
KAIST가 알츠하이머질환을 유발하는 응집체를 자기장으로 분해할 수 있는 기술을 개발했다.(사진=KAIST)

(내외방송=정지원 기자) 알츠하이머질환을 유발하는 응집체를 자기장으로 분해할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 16일 "박찬범 신소재공학과 교수 연구팀이 저주파 자기장 반응성 나노입자를 개발하는 데 성공했다"고 밝혔다.

연구팀은 이를 통해 알츠하이머질환을 유발하는 베타-아밀로이드 펩타이드(아미노산 화합물) 응집체를 자기장으로 분해할 수 있다.

알츠하이머질환은 퇴행성 뇌 질환 중 하나로 신경세포가 점진적으로 손상되면서 인지기능이 감퇴하고, 정신적·행동적으로 이상 증상을 나타내는 것이다.

알츠하미어 질환을 앓고 있는 환자는 특이하게 뇌에 베타 아밀로이드라는 단백질이 축적돼 이 단백질이 알츠하이머 질환과 직접적으로 상관성이 높은 것으로 알려져 있다.

연구팀은 자기 전기 소재의 일종이며 반도체와 배터리 분야에 주로 쓰이는 코발트 페라이트와 비스무스 페라이트를 코어쉘 구조(중심부와 이를 둘러싸고 있는 구조)로 접합시킴으로써 여러 다른 종류들로 이뤄진 자기 전기 나노입자를 개발했다.

서로 다른 자기 전기 소재의 균일한 접합을 통해 이들의 경계면에서 저주파 자기장에 반응하는 자기-압전효과를 일으킬 수 있게 된 것이다.

자기 전기 소재는 자성과 전기성이 결합한 특징을 가지며 다양한 전자기기를 구성하는 핵심 물질이다.

특히 연구팀은 나노입자가 저주파 자기장에 반응해서 전하 운반체를 생성할 때 열을 방출하지 않는 현상을 주목했다.

자기장은 뇌 조직을 손상 없이 투과할 수 있으며 자기공명영상(MRI) 등에서도 활용돼 의료적 안전성이 검증된 바 있다.

연구팀이 개발한 나노입자에 저주파 자기장을 쐈을 때 베타-아밀로이드 펩타이드가 산화되면서 응집체의 결합력이 약화돼 분해됐고, 신경독성도 중화됐다.

베타-아밀로이드 응집체는 알츠하이머질환 등 다양한 퇴행성 신경질환에서 공통적으로 관찰되며 규칙적인 수소 결합을 통해 매우 안정적인 구조여서 분해가 어렵다고 알려져있다.

박찬범 교수는 "저주파 자기장 반응성 나노소재는 독성이 낮으며 자기장과 반응해 베타-아밀로이드 응집체를 효율적으로 분해할 수 있기에 의료분야로 확장할 수 있는 잠재력이 있다"고 말했다.

이어 "이를 검증하기 위해 향후 알츠하이머 형질변환 쥐 등을 이용한 동물실험 등이 우선적으로 필요하다"고 덧붙였다.

이 연구는 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐고, 장진형 KAIST 신소재공학과 박사과정이 제1저자로 참여했다.

연구 결과는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 지난 13일 게재됐다.(논문명:Magnetoelectric dissociation of Alzheimer's β-amyloid aggregates)

 


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