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캘리포니아 대학의 버클리 캠퍼스(University of California, Berkeley)과 워싱턴 대학(University of Washington)의 연구진은 종양 혈관의 비정상적인 누출을 이용해서 암을 검출하는데 자성 입자 이미징(Magnetic particle imaging, MPI)을 최초로 사용했다. 자성 입자 이미징은 초상자성 철 산화물 나노입자를 이용하는 새롭고 안정적인 고감도 이미징 기술이다. 이온화된 방사성을 사용하지 않는 이 기술은 종양을 검출하고 모니터링하는데 유망하다. 생의학적 이미징은 암을 조기에 진단하고 치료하는데 중요하지만, 종양 조직과 건강한 조직을 확실하게 구별할 수 없다. X-선 촬영, CT(X-ray computed tomography) 촬영, MRI(magnetic resonance imaging)과 같은 기존의 해부학적 기법들은 암으로 인한 조직 구조 변화를 감지하는데 유용하지만 전이성 또는 확산성 종양과 건강한 조직을 완벽하게 못하기 때문에 요오드(X-선과 CT)와 가돌리늄(MRI)와 같은 외인성 조영제를 투여한다. 자연적으로 노출된 일부 종양의 혈관계는 나노크기 입자들이 종양 세포 속에 우선적으로 축적될 수 있게 한다. 이것은 향상된 투과 및 유지(enhanced permeability and retention, ERP) 효과를 가지게 한다. 이 연구는 자기 입자 이미징에 의한 높은 감도 및 대비를 가지도록 EPR 효과를 처음으로 활용했다. 높은 감도와 우수한 신호 때문에, 종양 속의 나노입자 동역학을 명확하게 포착할 수 있었다. 나노입자들은 투여 후 6 시간 안에 흡수되고 48 시간 후에 제거된다. 철 산화물 나노입자들은 1-옥타데센(oxtadcene) 속에 철 III 올레산(oleate)의 열분해로 만들어진다. 그 후에 바람직한 자기적 특성을 가지도록 산화되고 생체적합성 MPAO-PEG로 코팅된다. MPI의 장점은 뛰어난 명암 대비 및 감도이다. MPI 추적자는 신장이 아니라 간을 통해서 배출되고, 만성 신장 질환 환자의 경우에 요오드 및 가돌리늄보다 안전하다는 증거가 있다. 이런 장점들 때문에, MPI는 조기 암 검진에 중요한 역할을 할 수 있다. 현재, 이번 연구진은 해상도와 감도 측면에서 MPI를 향상시키는 노력을 기울이고 있다. 그리고 뇌졸중 또는 외상성 뇌 손상을 검출하고 관찰하기 위해서 폐색전(pulmonary embolism), 뇌 관류(brain perfusion)를 추적하는 줄기세포용 MPI를 조사하고 있다. 나노입자를 이용한 암 진단 및 치료 방법은 지난 수년 동안에 매우 큰 진전이 이루어지고 있다. 이번 연구는 실제 적용이 가능한 수준까지 나노기술을 접목한 암 진단 방법을 개발했고, 유방암과 같은 암을 조기에 발견하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Nano Letters에 ldquo;Magnetic Particle Imaging: A Novel in Vivo Imaging Platform for Cancer Detection rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04865). |
