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왼쪽부터 유지영 박사과정(제1저자), 우한섬유대 왕젠(Wang Zhen) 교수(교신저자), 김종승 교수(교신저자). |
[대학저널 온종림 기자] 고려대학교 화학과 김종승 교수 연구팀이 내성 세균을 빛으로 제거할 수 있는 차세대 광역학 치료 플랫폼을 개발했다. 이번 성과는 항생제 내성 문제를 극복할 새로운 치료 전략으로 주목받고 있다.
광역학 치료(Photodynamic Therapy, PDT)란 광감각제와 빛, 산소가 반응해 병든 세포, 박테리아를 선택적으로 제거하는 치료법으로 암, 피부병, 감염 치료 등에 활용된다.
이번 연구 성과는 미국 화학회에서 발행하는 저명한 학술지 ‘Journal of the American Chemical Society(IF=14.4)’ 온라인에 지난 8월 게재됐다.
항생제에 반응하지 않는 내성 세균은 계속 증가하고 있으며, 이로 인해 기존 치료만으로 감염을 완전히 잡아내기 어려워지고 있다. 특히 감염 부위에 생기는 바이오필름은 산소와 항생제의 침투를 막아 치료 효과를 크게 떨어뜨린다. 또한 세균이 여러 방식으로 약물 저항성을 획득하기 때문에, 내성을 근본적으로 해결할 새로운 치료 전략이 요구된다.
이러한 상황에서 광역학 치료가 주목받고 있다. 이는 광감각제가 빛을 받으면 활성산소종을 만들어 세균을 직접 공격하는 방식으로, 특정 항생제의 표적에 의존하지 않아 내성 세균에도 폭넓은 항균 효과를 기대할 수 있다. 다만, 감염 부위는 보통 산소가 부족해, 산소를 필요로 하는 기존 광역학 치료는 효과가 줄어드는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 새로운 방식의 광감각제를 설계했다. 아울러, 분자 내 전자가 이동하는 ‘전자 공여체–수용체’ 사이에 이중결합을 도입하면, 빛을 받았을 때 분자가 뒤틀린 형태로 변하며 활성산소 생성이 크게 늘어난다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 이러한 작동 원리를 규명하여 산소가 부족한 환경에서도 강력한 효과를 낼 수 있음을 입증했다.
또한 연구팀은 이 광감각제를 섬유 형태의 상처용 드레싱으로 제작했다. 이 드레싱은 빛만 비춰도 내성 세균을 선택적으로 제거했고, 대장균·황색포도상구균에 더해, 상처난 쥐 실험 모델에서도 뛰어난 항균 효과와 상처 치유 촉진 효과를 장기간 유지하는 것으로 확인됐다.
김종승 교수는 “이번 연구를 통해 광감각제 설계의 기본 원리를 제시하고, 실제 상처 치유에 적용할 수 있는 차세대 항균 섬유 재료를 구현했다”라며, “저산소와 항생제 내성 때문에 치료가 어려운 상처 감염에도 적용 가능한 실용적 치료 기술로 이어질 것”이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
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