목 차 

1. 서론
2. 본론
  2.1. 나노입자의 분류
    2.1.1. 유기물 기반 나노입자
    2.1.2. 무기물 기반 나노입자
    2.1.3. 탄소 기반 나노입자
  2.2. 의약품 적용
    2.2.1. 약물전달
    2.2.2. 의약품 개발
  2.3. 투여경로 및 질환에 따른 응용
    2.3.1. 항암제
    2.3.2. 눈
    2.3.3. 비강 및 폐
    2.3.4. 피부
    2.3.5. 뇌신경계
  2.4. 의료기기 적용
    2.4.1. 조직공학
    2.4.2. 진단용
  2.5. 나노기술의 위험 및 제한요소
    2.5.1. 위험요소
    2.5.2. 제한요소
3. 결론
4. 맺음말
5. 참고문헌


1. 서론

나노기술은 보건, 화학, 약학, 광학, 공학 등 기존 분야에 적용되어 새로운 물질 특성을 부여할 수 있는 플랫폼 기술이다. 최근 나노기술과의 결합으로 보다 효과적인 의학적 도구와 치료 접근법을 제공함으로써 의약 분야를 향상시키고 있다 [1]. 나노기술은 미립자 물질을 10 nm에서 100 nm 사이의 물리적 상태로 제조하여 향상된 기능을 갖춘 나노 시스템으로 재배열하거나 재조립할 수 있는 기술을 의미한다 [2]. 기존 물질과 비교할 때 높은 표면적과 나노 크기의 강화된 특성으로 의약 용도의 특징적인 특성을 가능하게 한다. 나노기술이 적용되어 다양한 임상적 이점을 지닌 다양한 나노크기의 물질들이 연구되었다. 또한, 금속 나노입자를 포함한 새로운 나노재료를 이용한 나노입자가 의학분야에서 주목을 받아왔으며 폴리머, 미셀, 덴드리머, 리포솜, 에멀젼, 나노캡슐 등과 같은 나노기술을 이용한 나노입자들이 연구되고 있다. 나노기술은 2020년까지 세계적으로 약 3조 달러에 달하는 매출액을 나타낼 것으로 추산되며 화학, 의학, 물리학 및 공학 분야와 접목하여 나노입자의 독특한 물리화학적 특성을 부여하여 성장하고 있다 [3].

나노기술에서 가장 유망한 적용 분야 중 하나는 약물 전달로써 나노입자를 신체의 특정 세포나 조직에 약물을 전달하는 운반체로 사용할 수 있다. 나노입자는 건강한 세포를 피하면서 질병에 걸린 세포를 선택적으로 표적으로 삼을 수 있는 특정 표면 특성을 가지도록 설계될 수 있으며, 이는 효능을 높이고 약물의 부작용을 줄일 수 있다. 또한, 나노입자는 활성물질 방출을 제어하도록 설계되어 시간이 지남에 따라 지속적인 약물 전달이 가능하도록 할 수 있다 [4]. 또한, 나노입자는 의료 영상의 조영제나 생물학적 샘플에서 특정 생체분자의 검출과 같은 진단 목적으로도 사용될 수 있으며 재생 의학에서 나노물질은 조직 공학을 위한 지지체로 사용될 수도 있고 조직 복구 및 재생을 촉진하는 성장 인자 및 기타 신호 분자의 운반체로 사용될 수도 있다 [5]. 나노기술이 적용된 의약품은 엄청난 수의 출판물과 상용화된 제품(약 90개의 승인된 나노의약품)을 통해 발전 중이다. 나노의약품인 Vyxeos와 siRNA가 탑재된 지질나노입자 기술인 Onpattro(다발성 신경병증 치료용)가 승인되었다. 또한, 2005년부터 FDA는 나노의약품 개발을 촉진하기 위해 나노의학 등록 프로세스를 간소화하였다 [6]. 또한, 많은 연구자들은 임상시험을 통해 미셀, 단백질 기반 나노입자, 다양한 무기 및 금속 입자 등 보다 효율적인 물질을 개발 중이다. 본문에서는 영상, 진단, 표적 약물 전달 시스템 및 인간 질병에 대한 효과적인 치료 전략에 나노기술을 이용되는 사례를 통해서 나노기술의 중요성을 다룬다. 또한, 나노기술과 관련된 위험과 제한요소에 대해서도 다루고자 한다.

2. 본론 

2.1 나노 입자의 분류

나노입자는 크기, 형태, 상태, 화학적 조성에 따라 분류된다. 나노입자는 약 10~100 nm 크기의 입자 형태의 물질을 포함하는 나노기술 기반의 물질이다. 일부 연구에 따르면 이러한 물질의 크기는 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag) 및 팔라듐(Pd)과 같은 물질의 물리화학적 시각화(광학 특성)에 영향을 미칠 수 있다. 나노입자는 다음의 세 가지 구조적 부분으로 살펴볼 수 있다. 첫째, 다양한 소분자로 기능화될 수 있는 표면층과 둘째, 중심부분과 달리 화학적으로 다양한 물질들로 구성될 수 있는 껍질층. 마지막은 질적으로 나노입자 그 자체로 불려지는 중심 부분이다. 나노입자의 화학적 특성에 따라 다음의 유기, 무기 및 탄소 기반 나노입자로 분류될 수 있다 [7]..

2.1.1. 유기물 기반 나노입자 

유기물 기반 나노입자는 덴드리머, 미셀, 리포솜 또는 폴리머를 비롯한 물질들의 분자의 자가 조립을 위해 비공유 상호작용으로 제조된다. 이러한 나노입자는 생분해성 및 무독성 특징을 지닌다 [8].

1) 고체지질 나노입자(Solid Lipid Nanoparticles): 고체지질 나노입자의 크기는 50-1000 nm 범위이며 고체지질을 물에 녹이고 유화제를 첨가하여 안정화된 용액을 형성함으로써 제조된다. 열에 취약한 약물, 물리화학적 적합성이 낮고 약동학적 프로필이 낮은 약물은 고체지질 나노입자를 사용하여 전달될 수 있다 [9].
2) 리포좀(Liposome): 리포좀은 약물과 같은 생리활성 물질을 운반할 수 있는 수성 코어를 둘러싸고 있는 지질 이중층으로 구성된 구형 소포이다 [10].
3) 덴드리머(Dendrimer): 덴드리머는 설탕, 뉴클레오티드 및 아미노산을 사용하여 제조된 코어에서 유래된 부분으로 구성된다 [11].
4) 고분자 나노입자(Polymeric nanoparticles): 고분자 나노입자는 생분해성 고분자로 구성된 콜로이드 입자로 나노캡슐과 나노스피어의 두 가지 형태로 존재할 수 있다. 나노캡슐은 고분자막으로 캡슐화된 액체 코어(기름 또는 물)에 약물을 용해 또는 분산시켜 제조되며 나노스피어는 고분자 매트릭스에 약물을 포집하여 제작된다 [12].
5) 고분자 미셀(Polymeric micelles): 고분자 미셀은 수성 매질에서 양친매성 이중 또는 삼중 블록 공중합체를 사용하여 자가 조립되는 구형 입자이다 [13].
6) 나노겔(Nanogel): 나노겔은 친수성 또는 양친매성 고분자 사슬을 가교시켜 얻은 3D 나노입자로, 수소결합, 염결합 형성 또는 소수성 상호작용을 통해 약물을 봉입하는 데 사용할 수 있다 [14].
7) 바이러스 기반 나노입자(Virus-based nanoparticles): 바이러스 기반 나노입자는 단백질, 펩타이드, 핵산 및 약물을 캡슐화할 수 있는 자기 조립을 통해 제조된 단백질 케이지이다 [15].

2.1.2. 무기물 기반 나노입자 

무기 나노입자는 탄소 골격으로 구성되지 않고 주로 금속 이온(Al, Cd, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ag 및 Zn)과 금속 산화물이 무기 나노입자의 형성에 관여한다. 무기 나노입자는 크기(10 nm~100 nm), 높은 표면적 대 부피 비율, 기공 크기, 표면 전하 및 표면 전하 밀도, 결정질 및 비정질 구조, 구형 및 원통형 모양과 같은 다양한 독특한 특성을 가지고 있다 [16].

1) 메조다공성 실리카 나노입자(mesoporous silica nanoparticles): 메조다공성 실리카 나노입자는 벌집 모양과 유사한 구조를 가진 실리카 물질로 서로 다른 기공 크기로 구성된 다양한 크기로 합성될 수 있다. 졸-겔 공정은 실리콘 알콕시드 전구체의 가수분해 및 축합을 포함하여 나노입자 합성에 일반적으로 사용되는 방법이다 [17].

2.1.3. 탄소 기반 나노입자 

탄소 기반 나노입자는 주로 탄소 입자로 만들어진다. 탄소 기반 나노입자는 화학적 안정성, 전도성 및 열적 특성을 포함한 특징적인 화학적, 물리적, 기계적 특성을 보여준다. 탄소 기반 나노입자는 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 풀러렌, 그래핀, 카본블랙 등으로 분류될 수 있다.

1) 탄소나노튜브(Carbon nanotubes):  탄소나노튜브는 직경이 나노크기이고 길이가 직경의 1000배인 튜브형 구조로 그래핀 시트를 접어서 제조된다. 탄소나노튜브는 유연하고 전기 전도성과 생체 적합성을 가지고 있다. 복합제 성질 강화, 뼈 성장용 지지체 등 다양한 용도로 사용된다 [18].

그림 1. 나노기술 적용 나노 입자(출처: SULTANA, Afreen, et al. Nano-based drug delivery systems: Conventional drug delivery routes, recent developments and future prospects. Medicine in Drug Discovery, 2022, 15: 100134.)

2.2. 의약품 적용 

나노기술이 의약 분야에서 유망한 기술인 이유는 독특한 기능적 특성과 구조적 특징에 기초한다. 의학분야에서 나노기술의 적용은 표적 전달 분야와 나노입자의 특성으로 인해 지속적으로 성장하고 있다. 현재까지 다양한 나노크기의 물질이 질병 진단, 약물전달, 분자의학영상 등의 영역에서 연구되고 있으며 인체 대상으로 임상적으로도 활용되고 있다. 그러나, 의학 분야에서 나노기술은 아직 독성 등 제한적인 부분이 있어서 추가적인 연구와 발전이 필요하다. 나노기술이 적용된 나노의약품은 크게 리포솜, 단백질, 폴리머, 미셀, 에멀젼, 나노캡슐, 덴드리머, 나노입자 등 다양한 형태로 연구되고 있다. 현재 일부 나노의약품은 미국 FDA의 승인을 받아 시판 및 임상에 적용되고 있다 (표 1) [19]. 치료 목적으로 연구에 널리 사용되는 나노입자에는 캡슐화된 mRNA(siRNA) 또는 DNA(유전자 치료에서), 무기 금속 및 금속 복합체 또는 약리학적 능력을 가진 화학요법제가 포함된다 [19].

표 1. 임상 적용을 위해 FDA에서 승인된 나노의약품

2.2.1. 약물전달 

질병 치료를 위해 약물을 표적 분야에 전달하기 위한 약물 전달 연구에 관심이 커지고 있으며 다양한 약물 전달 도구가 사용되고 있다. 약물 표적화 시스템은 적절한 농도, 치료 효능 및 더 긴 순환 시간을 기반으로 작동하며 병리생리학적 조절과 약물 전달을 촉진할 수 있다. 약물 전달에 있어서 나노기술의 주요 적용은 주로 종양 치료에 권장되는 나노입자에 집중되어 있다. 리포솜, 미셀 및 덴드리머를 포함한 유기, 무기, 금속 및 폴리머 기반 나노입자는 표적 약물 전달 시스템을 설계할 때 우선적으로 고려된다. 또한, 나노입자에 의해 용해도가 낮고 흡수가 낮은 약물들의 약물 전달이 촉진될 수 있다. 그러나 약물 전달 수단으로써 이러한 나노입자의 효과는 나노입자의 모양, 크기 및 기타 고유한 생물물리학적/화학적 요인에 따라 달라질 수 있다. Caelyx®, Doxil®, Transdrug®, Abraxane®과 같은 나노 기반 약물들이 암 치료용으로 시판되고 있다. 일반적으로 경구 투여는 비침습적 투여경로로 약물 전달에 가장 좋은 경로이지만 위의 산성 환경으로 인해 아직 경구 경로로는 펩티드나 단백질 약물 전달이 쉽게 이뤄지지 않는 문제점을 나노입자에 캡슐화 방법을 이용한 나노기술 적용은 이러한 장벽을 극복하기 위해 연구되고 있다 [20].

2.2.2. 의약품 개발 

의약품 개발에 나노기술을 적용하는 것은 주로 생물물리학적, 생화학적 특성과 표적 특성에 따라 결정된다. 최근 제약 업계에서는 의약품 개발 비용을 최소화하기 위해 노력해 왔으나 제네릭 제조업체의 경쟁, 생산 비용 증가, 임상 실패 증가로 인해 개발 비용의 압박을 받고 있다. 의약품 개발에 나노기술을 사용하면 의약품을 더욱 비용 효율적으로 개발할 수 있다. 나노기술 기반 약물은 독성을 줄일 수 있으며 안정성과 제어 약물 방출을 제공할 수 있다 [21].

2.3. 투여경로 및 질환에 따른 응용 

2.3.1. 항암제 

암은 전 세계적으로 사망의 주요 원인이며 세포 신호전달, 세포사멸 등 다양한 생리학적 세포 기능이 관여하는 복잡한 질병이다. 화학요법이나 방사선요법과 같은 전통적인 암 치료법에서는 수많은 발전이 이루어졌지만 내성 및 심각한 부작용과 같은 단점으로 인해 아직 개선할 부분이 많다. 나노기술은 약물 전달 목적을 위한 나노입자의 가장 중요한 특징인 생체 적합성 나노입자를 개발함으로써 암 치료 및 진단을 변화시킬 수 있는 도구로 사용할 수 있다. 암 치료를 위한 나노물질의 개발에는 두 가지 주요 특징을 들 수 있는데 첫째는 정상 세포에 영향을 주지 않고 종양을 탐지하고 표적 종양 부위에 도달하는 것이며 둘째는 특이성이 높고 암세포를 식별하는 능력이 있어야 한다. 또한, 나노입자 자체의 치료 및 조사 특성, 표적 세포에 대한 높은 친화성과 특이성, 암에 대한 병용 치료가 가능한 여러 약물 분자를 담지할 수 있는 능력, 기존의 약물 내성 메커니즘을 우회 등의 나노입자의 특성은 암 치료를 획기적으로 개선할 수 있을 것이다 [22].

Doxil, Daunorubicin (Daunoxome) 및 Abraxane은 FDA의 승인을 받은 가장 널리 사용되는 치료용 나노제형이며 현재 암 화학요법에 사용된다. Doxil은 독소루비신을 위한 리포좀 매개 약물 전달 시스템이며 Abraxane은 파클리탁셀을 위한 알부민 결합 나노입자이다. 이들 나노제제 모두 전이성 유방암 치료에 일반적으로 사용된다 [21].

또한, 항체는 일반적으로 체내에서 특이적으로 표적화된 항원을 표적으로 삼으며 나노입자는 표면적 대 부피 비율이 크기 때문에 높은 결합 효율을 나타낸다. 항체 결합 나노입자는 항원의 특이적이고 선택적인 인식, 세포 내 안정성의 향상을 위한 능력을 부여한다. 단일클론항체와 접합된 장기 순환 나노입자는 종양의 크기를 줄이고 생존 시간을 늘리는 결과들이 보고되었다 [19].

2.3.2. 눈 

눈을 통한 약물 전달은 낮은 생체이용률로 인하여 안과용 약물의 국소 전달과 관련된 주요 문제 중 하나이며, 이로 인해 각막 전 영역에서 약물의 적절한 농도를 유지하기가 어렵다. 나노입자는 기존 약물에 비해 향상된 내구성과 더 긴 약물 반감기를 보여주기 때문에 전통적인 안구 국소 의약품에 대한 매력적인 대안이 될 수 있다. 나노기술을 이용한 눈을 통한 약물 전달 시스템은 치료제의 흡수 증가, 생체 이용률 향상, 부작용 감소 및 안구 내 약물 농도 유지 가능성을 보여주었다. 상업적으로 이용 가능한 Eudragit® 폴리머를 사용한 방법 및 소 혈청 알부민 나노입자를 사용하는 방법을 통해 전통적인 점안 장치에 비해 안구에서의 약물 체류 기간이 증진되어 치료 시 약물의 효과를 증가시킬 수 있음을 나타냈다 [23].

2.3.3. 비강 및 폐 

비강 및 폐를 통한 나노입자 기반 약물 전달 접근법의 사용은 다른 투여경로에 비해 아직 연구가 부족한 상황이지만 고분자-약물 복합체로 키토산/약물 나노입자가 비강 내 경로를 통해 고분자-약물 나노입자를 투여하여 폐에서의 염증 감소를 확인하였다. 결핵 치료를 위해 폐를 통한 약물 전달을 통해 폴리(락타이드-co-글리콜라이드)를 이용한 나노입자를 이용하여 생체이용률은 경구 투여와 주사보다 우수한 것을 확인한 연구도 보고되었다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 폐암 치료에 유전자 치료법을 사용하는 데 중점을 두며 나노기술을 활용하여 암세포를 선택적으로 죽이기 위해 표적화하여 사용하고 있다 [21].

2.3.4. 피부 

피부를 통한 약물 전달에 주요 장벽은 표피층이다. 리포솜, 사이클로덱스트린, 마이크로캡슐 및 마이크로스피어와 같은 마이크로입자, 나노입자는 국소 투여에서 활성 물질을 운반하는 데 사용하는 나노기술이다. 나노입자를 이용한 크림 연구에서 일반 보습제보다 수분 손실로부터 피부를 보호하고 더 강력한 폐쇄 결과와 항산화 작용을 보여준다. TiO2를 이용한 나노입자 연구에서 자외선을 흡수한 후 상당한 항균 특성을 나타낸 보고가 있었으며 은나노를 활용한 나노입자는 상처나 화상 치료뿐만 아니라 소독제, 스프레이로도 사용된다. 다팔렌 입자를 중합된 나노입자는 모낭 내 약물 전달을 개선한 연구결과도 있으며 나노입자가 모낭의 약물 침투를 향상시키기 때문에 모발 질환을 치료하고 모발 내에서 약물을 장기간 방출하기 위한 저장고 역할을 하여 남성형 탈모증 및 원형 탈모증과 같은 모발 상태를 치료하기 위해 사용된 연구도 있다 [24].

2.3.5. 뇌신경계 

인간의 뇌는 혈액뇌장벽 막으로 덮여 있는 신체 중 가장 민감하고 복잡한 기관이다. 혈액뇌장벽은 약물 전달의 주요 장벽이며 친유성 분자 또는 분자량이 400-600 Da 미만인 분자만 침투할 수 있으므로 약물 전달에 중요한 제한점 중에 하나이다. 효능이 있는 거대분자 약물은 뇌 내피 세포의 모세혈관을 통과할 수 없어 약물 전달이 어렵다. 그러나 폴리머 코팅과 결합된 나노입자는 혈액뇌장벽을 통한 약물을 전달을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 부틸시아노아크릴레이트 또는 폴리(이소헥실시아노아크릴레이트), 폴리락트산 또는 공중합체(락티드-co-글리콜리드) 및 인간 혈청 알부민과 같은 고분자 나노입자는 혈액뇌장벽 막을 통화할 수 있는 기회를 제공할 수 있다. 혈관 내피 성장 인자, 표피 성장 인자, 인슐린 유사 성장 인자, 인슐린, 알부민, 트랜스페린, 락토페린 및 안지오펩-2와 같은 표면 변형 및 혈액뇌장벽 수송체 접합에 의한 나노입자의 기능화를 통해 나노입자의 전달을 실질적으로 증가시킨 보고들이 있다. 또한, 나노입자는 혈액뇌관물을 통과할 수 있는 크기, 높은 표면적과 같은 여러 특성으로 인해 적합성을 보여준다. 항체는 표적 생체분자로 사용될 수 있는 수용체 매개 세포내이입을 포함하는 대뇌 내피에서 운반되는 다양한 유입 수송을 인식할 수 있다 [21].

2.3.6. 위장관 

위장관은 약이 흡수되는 부위이며 다양한 pH, 이동 시간의 차이 및 미생물의 존재와 같은 특정 조건에서 나노입자의 작용은 소화관 전반에 걸쳐서 영향을 줄 수 있다. 100 nm 미만의 크기의 나노입자는 마이크로미터 크기의 약물보다 흡수보다 훨씬 더 크다는 것이 보고되었으며 대장암 관련해서 나노기술은 이 질병에 대한 더 나은 치료방법을 제공할 수 있다. 대장암 치료를 위해 여러 가지 표적화 방법이 제안되었으며 종양세포에 과발현 된 트랜스페린 수용체에 표면에 트랜스페린이 있는 리포좀 나노기술은 향상된 항종양 효능을 나타내었다 [25].

2.4. 의료기기 응용 

2.4.1. 조직공학 

조직공학 기술은 신체 조직의 손실과 손상되거나 손상된 조직에 대한 대안을 제공한다. 조직공학은 장기이식, 뼈 대체술, 피부이식, 신경조직복원 등의 분야를 중심으로 연구되고 있다. 골전도성 지지체 분야에서 새로운 뼈 형성을 위해 신호 전달 및 생체 분자의 전구 세포를 사용하며 골형성 인자를 나노입자에 봉입하고 방출하여 새로운 뼈 형성을 강화하고 3차원 구조를 유지하도록 설계된다. 신경조직공학에서 재생과 복구는 인간의 생명에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며 나노기술은 신경치료에 이용될 수 있다. 나노섬유는 지지체와의 유사성으로 인해 조직 공학에서 다양하게 사용된다. 나노섬유는 크기가 나노 크기로 3차원 구조로 구성되며 넓은 표면적 대 부피 비율로 구성되어 있어 조직 공학에서 내부 세포의 성장을 촉진하고 호환성을 높인다. 많은 연구에서 나노섬유 지지체는 전기방사법을 통해 개발되었으며 신경줄기세포의 부착과 분화를 촉진한다 [26].

2.4.2. 진단용 

나노입자는 또한 크기, 모양, 광학, 자기 및 전자 특성과 같은 물리화학적 특성으로 인해 세포와의 상호 작용을 이용하여 내부 장기 및 조직의 및 진단 영상화에 이용된다. 일반 X선, 심전도, 컴퓨터 단층촬영 및 자기공명영상 등의 진단 분야에서 나노기술이 이용될 수 있다. 나노기술은 기존의 진단 프로세스에서도 장점을 가지며 추가적으로 나노기술과 심장 면역측정법의 조합을 사용하여 초기 단계에서 진단할 수 있으며. 전기화학발광, 면역분석, 형광 면역분석, 효소 결합 면역흡착 분석 등 다양한 면역분석에 나노기술을 사용하면 특정 바이오마커를 초기 단계에서 검출할 수 있다. 나노기술은 비특이적 결합 부위를 최소화하고, 높은 결합률을 가지며, 합리적인 생체 이용률을 가지며, 상당한 신호 증폭을 가지는 등 많은 기능을 가질 수 있다. 나노입자의 이러한 특성은 기능적인 이미징 전달체를 만들고 진단 품질의 향상에 기여할 수 있다. 눈에 보이는 기능화된 나노입자를 주입하거나 섭취하면 인체 전체로 퍼져 진단을 위해 다양한 RNA를 표적으로 삼게 할 수 있다. 예를 들어, 형광 표지된 양자점은 죽상동맥경화 이미징에 향상을 가져다준다. 산화철 나노입자와 같은 자성 나노입자는 신호를 개선함으로써 자기공명영상의 감도를 증가시킬 수 있다 [21, 27].

2.5. 나노기술의 위험 및 제한 요소 

나노기술의 적용이 증가함에 따라 인간에 대한 노출 증가로 인한 위험 가능성에 대한 우려가 제기되고 있다. 나노입자에 대한 독성 연구는 나노입자가 독성의 원인이기도 함을 확인하였다.

2.5.1. 위험요소 

1) 나노입자의 크기: 효율성을 높이기 위해 나노입자는 적당한 형태로 크기가 감소되지만 나노입자가 원하지 않는 세포나 조직에 침입하여 축적되면 독성을 유발할 수 있다.
2) 이동 속도: 크기와 이동성 사이의 상관관계 연구는 입자의 크기가 이동성에 반비례한다는 것을 나타낸다. 나노입자는 엄청난 이동 속도를 가지므로 다양한 내부 조직이나 세포에 침입할 수 있으며, 거기에 축적/응집되면 독성 효과가 발생하고 많은 약물 전달 경로를 차단할 수 있다.
3) 응집성: 나노입자는 클러스터 형태로 응집하는 성질을 가지며, 이러한 성질은 생리학적 이상을 초래하기도 한다. 높은 전도성, 자기적 특성, 변형된 열적 특성과 같은 여러 가지 다른 특성은 세포에 이상을 초래할 수 있다.
4) 표면개질: 나노입자는 기능을 향상시키기 위해 표면을 개질하는 경우가 많으며 나노입자 표면에 화학적 요소에 의해서 나노입자의 세포 독성이 증가하는 결과를 초래할 수 있다. 반응성을 가지는 표면 인자를 가진 나노입자는 다양한 세포 내 또는 세포 외 생체분자와 반응할 수 있으며 조직이나 세포의 정상적인 과정을 방해하여 독성을 유발할 수 있다.
5) 조직 손상: 나노입자를 흡입하면 나노입자가 폐, 뇌, 간, 비장과 같은 다양한 기관으로 이동하고 축적되며 독성을 초래한다. 피부에 존재하는 모공을 통해 나노입자가 전달될 수 있으며 이에 따른 독성 효과를 보여줄 수 있다. 또한, 나노입자는 먼저 면역 체계의 식세포(대식세포)에 만나며 염증 반응이나 자가 면역 질환을 유발할 수 있다.

2.5.2. 제한요소 

나노 분야는 아직 밝혀지지 않은 분야이며 여전히 안전성 측면에서 확인되어야 하는 것이 많다. 나노입자가 다양한 방식으로 우리 몸에 들어갈 수 있다는 사실은 명확하며 이는 많은 우려를 불러일으킬 수 있다. 나노기술은 여러 가지 응용 분야와 많은 장점을 갖고 있지만 아직까지 완벽하다고는 할 수 없다. 장기에서 나노입자는 단핵식세포계에 의해 포획된다. 또한, 나노입자의 증가된 표면적은 입자의 화학적 반응성을 증가시킨다. 나노입자의 화학적 반응성이 증가하면 산화 스트레스, 염증, DNA, 단백질 및 세포막 손상을 유발할 수 있는 활성산소종이 생성되어 부작용이 직접적으로 발생할 수 있다. 나노입자가 체내에 투여되면 모세혈관으로 들어가고, 주사 부위에서 세포막을 통과해 신체의 다른 부위로 이동한 뒤 비정상적으로 뇌혈관관문에 들어갈 수 있다. 나노입자는 기존 의학에서는 관찰되지 않은 핵이나 미토콘드리아를 포함한 다양한 세포 소기관의 손상 등의 효과를 일으킬 수 있으며 운반체 시스템 자체가 독성을 유발할 수 있다. 그럼에도 불구하고 나노기술은 특히 암과 같은 질병에 대해 유망하며 표적 조직에서 약물 전달의 효능을 향상시키고 특정 위치에서 약물 방출을 조절하여 치료 지수를 높일 수 있다. 안전성과 유효성 검증을 위해서는 나노기술과 관련된 더 많은 연구들이 필요한 부분이다.

3. 결론 

세계 나노기술을 이용한 의학 시장 규모는 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 나노기술의 잠재적인 이점이 지속적으로 확인되고 있으나 안전성 관련해서는 아직 완전히 확인되지 않은 부분이 있다. 나노기술이 다른 과학분야에서도 동시에 발전함에 따라 그 사용은 진단, 분자 연구 기술 및 약물 전달체 연구로 확장될 가능성이 높다. 따라서, 나노기술 기반 치료 전략을 개발하기 위해서는 수송 메커니즘, 세포내이입, 생물학적 장벽, 분해 경로 및 가능한 부작용에 대한 제어에 더 초점을 맞춘 추가적인 연구가 필요하다. 나노기술은 다양한 이점에도 불구하고 독성 분야에서 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났기 때문에 나노의약품에 대한 규제 당국의 확립이 필요하다고 사료된다. 규제 기관은 윤리적, 법적, 사회적 영향을 고려해야 할 뿐만 아니라 약물의 가능한 위험성도 고려한 체계적인 연구를 위한 지침이 필요하다고 사료된다.

4. 맺는말 

나노기술을 이용한 나노입자는 다양한 재료적, 구조적 측면에서 개발되었으며 다양한 임상적 효과가 증명되었다. 그러나 나노물질의 독성은 아직 잘 알려져 있지 않다. 그럼에도 불구하고 의약분야에서 다양한 유형의 나노입자가 다양한 질환과 합병증에 대한 진단 및 치료 역할이 우수함이 평가되었다. 나노기술 분야는 생리학, 생명공학, 화학, 전기공학, 재료과학 등 다양한 과학 분야를 다루는 종합적 학문분야이다. 다학제 간 융합연구를 통해 나노기술은 한 단계 더 발전될 것이며 향후 의약분야에 혁신을 이끌어 낼 것이다.

5. 참고문헌

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