반려동물은 여러 가지 이유로 수혈이 필요한 경우가 많다
10억 분의 1미터에 불과할 정도로 작은 물질을 상상해 보자. 그런 다음 그 물질이 인체에 주입되는 모습을 상상해 보자. 놀라운 나노 의학의 세계로 온 것을 환영한다.
나노 기술은 의학적 응용 분야의 놀라운 발전으로 질병 진단, 약물 전달 및 치료의 핵심 응용 분야로 사용되고 있다. 특히 나노 의학은 암 치료에서 중요한 역할을 한다.
나노 의학은 21세기 가장 중요한 과학 중 하나로 칭송받아 왔다. 하지만 나노 의학의 사용 원리는 정확히 무엇이며, 어떻게 사용되나?
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나노기술은 100나노미터 미만의 치수를 다루는 기술의 한 분야이다. 즉 10억 분의 1 미터이다.
이 상상할 수 없는 크기를 이해해 보자. 인간 DNA 한 가닥의 지름은 2.5나노미터이다. 종이 한 장의 두께는 약 10만 나노미터이다.
나노기술의 개념은 1959년에 도입되었지만, 나노 의학은 1990년대 초반에야 현대적인 신흥 과학으로 처음 개발되었다.
오늘날 21세기의 주요 과학, 나노기술 변형의 주요 목표는 신체 내부와 세포 또는 분자 수준에서 질병을 치료하는 것이다.
나노 의학은 질병 진단, 약물 전달 및 치료에 중요한 응용 분야이다.
또한 백신 개발, 항균 진단 및 영상 도구, 착용 기기, 임플란트, 고처리량 스크리닝 플랫폼 등 다른 분야에도 걸쳐 있다.
치료 또는 진단 용도로 사용되는 나노 의학의 개발 동향은 빠르게 진화한다. 그렇다면 의료 분야에서 나노 의학은 일반적으로 어디에 적용되나?
종양학에서 나노 물질은 독특한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 방사선 치료를 강화하는 데 널리 사용되어 왔다.
자세히 설명하자면, 나노 의학은 세포 사멸을 제어하는 세포 및 분자 경로를 직접 표적으로 삼아 전통적인 치료법에 내성이 있는 암세포의 파괴를 유도하는 강력한 전략을 제공한다.
마찬가지로 나노 의학은 표적 항원 전달을 통해 생물학적 장벽을 극복함으로써 암 면역 치료에 혁명을 일으키고 있다. 항원은 체내에서 면역 반응, 특히 항체 생성을 유도하는 독소 또는 기타 이물질이다.
나노기술은 유전자 발현, 즉 질병의 유전적 청사진에 영향을 미치기 위해 세포 내에서 작용하는 치료법인 핵산 치료에 적용되어 궁극적으로 단백질 발현을 변화시키고 질병의 경과를 잠재적으로 변화시킬 수 있다.
나노 의약품은 수술 후 통증 관리에 사용된다. 소량의 진통제에 적용된 나노 입자 약물 운반체는 개선된 효능을 보이며 통증 증상을 장기적으로 완화한다.
광열 치료는 전자기 방사선을 이용해 암세포를 죽이는 방법이다. 유기 염료나 나노 입자와 같은 광열 물질을 활용하여 빛 에너지를 열로 변환하는 유망한 치료 기술이다. 이 열은 암세포를 선택적으로 파괴한다.
테라노스틱은 방사성 핵종 영상과 방사선 치료를 결합하여 신체 어디에서나 암세포를 찾아 표적 방사선을 전달하여 해당 세포를 죽인다. 표적 및 전달 과정을 지원하기 위해 테라노스틱 나노 입자에는 항암제와 같은 치료제가 탑재되어 있다.
임상 환경에서 암 및 기타 질병 진단 및 치료 목적으로 나노 입자를 활용하는 것에는 나노 로봇의 사용이 포함된다.
질병과의 싸움에서 혁신적인 도구인 나노로봇은 매우 특정한 기능을 수행하는 작은 기계로, 폭이 50~100나노미터에 불과하다.
많은 나노봇은 유기 물질과 비유기 물질의 조합으로 만들어진다. 다공성 실리콘과 산소는 그 특성상 일반적으로 사용되는 두 가지 소재이다.
나노로봇은 자외선, 전기장, 그리고 최근에는 근적외선 파장에 반응하여 외과의사들이 이를 제어할 수 있다.
또한, 이러한 미세한 기술적 경이로움은 표면에 부착된 박테리아를 사용하여 혈류를 통해 전달된다.
나노로봇은 유연하고 내구성이 뛰어나다. 표면에는 약물 전달을 위한 특정 기능을 가진 다양한 부품이 탑재되어 있다.
암과 싸울 때 나노로봇은 소위 죽음 수용체라고 불리는 숨겨진 무기를 포함하도록 만들어진다. 이러한 무기는 고형 종양 내부와 주변 환경에서만 활성화되어 건강한 세포를 보존한다.
나노 의학은 질병을 조기에 정확하게 발견하기 위해 매우 민감하고 특징적인 나노 장치 및 바이오센서 개발에 박차를 가해 혈액 검사를 강화한다. 이는 혈액 샘플의 바이오마커를 분석하여 달성할 수 있다.
팬데믹 기간 동안 지질 나노입자는 화이자-바이오엔텍과 모더나가 개발한 코로나19 mRNA 백신의 약물 전달 수단으로 사용되었다.
나노 구조는 나노 의학을 비롯한 다양한 분야에서 사용된다. 그 응용 예로는 뼈 세포를 성장시키는 발판으로 사용할 수 있는 탄소 나노튜브가 있다.
과학자들은 또한 외과의사들의 이식 없이도 인간의 장기를 채취할 수 있는 나노 구조를 개발하고 있다.
첫 번째 경우, 이 과정에서는 예를 들어 신장과 같은 장기의 발달을 지원하기 위해 생분해성 곰팡이를 만들어야 한다. 혈관 시스템이 제대로 개발되면 곰팡이는 사라진다.
가까운 미래의 나노 기술, 더 나아가 나노 의학은 우리 모두가 개별화된 치료를 받을 수 있게 해줄 것이다.
실제로 수많은 나노 의약품의 등장은 기존의 진단 및 치료 접근 방식을 대체할 가능성이 있을 정도로 질병 진단과 치료 모두에서 잠재력을 입증했다.
한편, 과학자들과 의료 전문가들은 이 흥미롭고 획기적인 나노 기술의 의학적 응용에 대한 연구와 개발을 계속하고 있다.
출처: (ScienceDirect) (Forbes) (AZoNano) (National Institutes of Health) (Nature) (Karolinska Institutet) (National Nanotechnology Initiative)
의료계 혁명: 나노기술이 가져온 변화
나노 의학 및 그 다양한 응용
건강 의학
10억 분의 1미터에 불과할 정도로 작은 물질을 상상해 보자. 그런 다음 그 물질이 인체에 주입되는 모습을 상상해 보자. 놀라운 나노 의학의 세계로 온 것을 환영한다.
나노 기술은 의학적 응용 분야의 놀라운 발전으로 질병 진단, 약물 전달 및 치료의 핵심 응용 분야로 사용되고 있다. 특히 나노 의학은 암 치료에서 중요한 역할을 한다.
나노 의학은 21세기 가장 중요한 과학 중 하나로 칭송받아 왔다. 하지만 나노 의학의 사용 원리는 정확히 무엇이며, 어떻게 사용되나?
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