KAIST, 알츠하이머 원인 물질 분해 성공...저주파 자기장 반응성 나노입자 활용

저주파 자기장 나노입자 개발
이종 전기 소재로 자기-압전효과
뇌 속 응집체 효율적으로 분해

저주파 자기장에 반응. 베타-아밀로이드 응집체를 분해하는 자기전기나노입자 모식도.
<저주파 자기장에 반응. 베타-아밀로이드 응집체를 분해하는 자기전기나노입자 모식도.>

국내 연구진이 알츠하이머 질환을 유발하는 것으로 알려진 뇌 속 '베타-아밀로이드 펩타이드' 응집체를 자기장으로 분해하는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 박찬범 신소재공학과 교수팀이 저주파 자기장 반응성 나노입자를 개발하고, 이를 이용해 베타-아밀로이드 펩타이드를 자기장으로 분해할 수 있다고 16일 밝혔다.

아밀로이드 응집체는 알츠하이머병을 비롯한 다양한 퇴행성 신경질환 환자에게서 공통으로 관찰된다. 규칙적인 수소 결합을 이뤄 매우 안정적인 단백질 이차구조를 가진다. 이 때문에 분해가 어렵다고 알려져 왔다.

연구팀은 자기 전기 소재 일종이며, 반도체 및 배터리 분야에 주로 쓰이는 '코발트 페라이트'와 '비스무스 페라이트'를 '코어쉘' 구조로 접합, 이종 자기 전기 나노입자를 개발했다. 코어쉘 구조는 중심 물질을 외부에서 다른 물질로 둘러싼 형태다. 서로 다른 자기 전기 소재를 균일하게 접합해 이들 경계면에서 저주파 자기장에 반응하는 '자기-압전효과'를 일으켰다.

연구팀이 개발한 나노입자에 저주파 자기장을 쐈을 때 베타-아밀로이드 펩타이드를 산화시키고, 응집체 결합력을 약화해 분해할 수 있었다. 연구팀은 신경독성도 중화시킬 수 있음을 관찰했다.

박찬범 교수는 “저주파 자기장 반응성 나노소재는 독성이 낮으며 자기장과 반응해 아밀로이드 응집체를 효율적으로 분해할 수 있기에 의료분야로 확장할 수 있는 잠재력이 있다”며 “이를 검증하기 위해 향후 알츠하이머 형질 변환 쥐 등을 이용한 동물실험 등이 우선 필요하다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업(창의연구) 지원을 받아 수행됐다.

장진형 KAIST 신소재공학과 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 '사이언스 어드밴시스' 13일자 게재됐다.

김영준기자 kyj85@etnews.com