▲연구팀이 개발한 ‘생체 제염제’를 이용한 체내 방사성 세슘 제거 모식도. (사진제공=동아대)

동아대학교는 의약생명공학과 조완섭 교수팀이 인체 내부로 유입된 방사성 세슘을 효과적으로 제거하면서 독성을 유발하지 않고 안정적인 생체 제염제를 개발했다고 28일 밝혔다.

조 교수팀은 인하대 허윤석 교수팀 및 한국원자력연구원 노창현 박사팀과 공동으로 진행, 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'에 발표한 이번 연구로 방사성 세슘이 자연계로 방출되는 등 국가 재난사태가 발생할 경우 인체에 유입된 방사성 세슘을 빠르고 안전하며 안정적으로 제거하는 데 효과를 발휘할 것으로 기대하고 있다.

조 교수는 "2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 전 세계적 관심사 중 하나는 누출된 방사성 오염물질이 2차 사고로 인해 인체 내부로 유입됐을 때 이용할 수 있는 효과적인 생체 제염제 개발"이라며 "특히 '방사성 세슘'은 반감기가 30.2년으로 매우 길기 때문에 신속하게 배출을 유도해 인체 내에서 제거해야 한다"고 이번 연구의 배경을 밝혔다.

이번에 공동연구팀이 개발한 생체 제염제는 세슘을 선택적으로 흡착하는 '프러시안 블루 나노입자'가 생체고분자인 '셀룰로오스 기질' 내부에 결합된 복합체로 경구 투약돼 방사성 세슘의 체외 배출을 유도한다. 이는 세포 독성이 없고 방사성 세슘에서 방출되는 감마선과 소화액에서도 안정적인 구조를 유지하는 특성이 있다.

조 교수는 "기존 의약품인 '라디오가다제(RadiogardaseⓇ)'는 젤라틴 연질캡슐 내부에 프러시안 블루 나노입자를 포함하고 있는 것으로, 경구 투약한 뒤 소화관에서 용출된 프러시안 블루 나노입자가 소화관을 따라 세슘을 흡착해 변으로 배출된다"며 "그러나 이는 투약 후 소화 장애, 메스꺼움 등 부작용이 보고돼 있을 뿐만 아니라 나노입자가 소화관 내에 체류하거나 세포 내부로 들어가 독성을 일으키는 등 문제를 안고 있다"고 설명했다.

이에 따라 공동연구팀은 생체 친화적인 고분자 기질 내부에 프러시안 블루 나노입자를 함입, 독성이 없고 높은 안정성을 보이는 생체 제염제를 개발한 것이다. 또 연구팀은 섬유질인 셀룰로오스 고분자가 인체 내에서 소화되거나 분해되지 않는 특성을 이용, 소화 과정을 따라 생체 제염제가 방사성 세슘을 제거한 뒤 체외로 배출될 수 있도록 했다.

이번 연구에 따르면, 기존에 이용되고 있는 방사성 세슘 제거용 생체 제염제가 대식세포(면역담당세포)와 장 상피세포(소장과 대장 내막을 형성하는 세포)에서 높은 독성을 보이고 세포 내부로 함입되며 높은 농도의 '활성산소'(산소를 포함하는 화학적 반응 분자들)를 생성하는 반면, 새로 개발한 생체 제염제는 세포 내부로 이동하지 않아서 세포독성이 없고 체내에 흡수될 확률이 매우 낮은 것으로 나타났다.

뿐만 아니라 방사성 세슘이 방출하는 감마선과 소화액에 대해서도 높은 안정성을 보이며, 1분 만에 소화액에서 98% 이상의 세슘 제거효율을, 10분 만에 99% 이상의 세슘 제거 효율을 보인 것으로 알려졌다.