나노기술에서도 金이 대세!
- 미래형 암세포 치료제, 금 나노입자가 뜬다 -
금 나노입자 기술 적용가능 사례
#1. [미래의학에 나노기술 적용가능 사례] 지난해 개봉한 SF영화 『엘리시움』에서는 단 한 번의 스캔으로 암은 물론 모든 질병을 치료하는 최첨단 의료기기 ‘자동진단치료캡슐’이 소개. 이와 같이 암세포를 스스로 찾아 죽이는 미래형 암세포 치료제인 금 나노입자, 나노로봇(가상) 등 미래형 나노기술의 중요성은 바이오 분야를 중심으로 그 중요성이 커지고 있음
#2. [현대인의 생명연장에 기여하는 새로운 치료방법에 금 나노기술 적용 사례]대형병원에서 MRI검사를 받은 60대 남성이 호흡곤란으로 숨지는 등 기존 조영제의 부작용이 2009년 대비 5년 만에 6배 증가, 반면 최근 나노기술의 발전과 더불어 ‘금 나노입자 조영제’에 관한 연구가 활발히 진행되고 있어, 향후 위와 같은 조영제의 부작용이 크게 감소할 것으로 예상
<금 나노기술의 특징>
오늘날 첨단산업분야에서도 金의 역할은 매우 중요하다. 나노기술의 획기적인 발전으로 금을 다양한 형태의 나노크기로 제조하는 것이 가능해지면서 그 활용범위는 더욱 많아지고 있으며, 특히 반도체 분야의 골드 와이어(gold wire), 화학공학 분야의 반응 촉매, 바이오 분야의 질병 및 미생물의 분석용 소재 등으로 활발한 연구가 진행되고 있다.
한동안 나노기술이 다양한 응용분야(IT, BT, 에너지 소재, Robotics 등)에서 기술개발이 되어 왔으나, 대량생산의 어려움으로 실용화에 문제가 있었고, 특히 항균특성을 가진 銀 나노제품들이 세탁기 등과 같은 생활용품에 광범위하게 적용되기도 하였으나, 은 나노입자가 인체에 유해한 독성을 가지고 있다는 보고가 ‘06년 즈음에 발표되기 시작하면서 은 나노입자에 대한 특허출원이 1/5로 감소하였다(붙임 1A 참조).
응용분야면에서 銀 보다 金 나노입자가 각광받고 있는 이유는 생체 내에서 면역거부반응이 없고 독성도 없으므로 생체적합성이 우수하고, 금 입자 표면을 쉽게 다른 기능성 물질로 바꿀 수 있도록 하여 가공성을 향상시키는 장점이 있다.
<금 나노기술의 출원 동향>
특허청(청장 김영민)에 따르면, ‘금 나노입자’에 관한 국내특허출원은 총 292건으로, 연도별 출원동향을 보면, 나노기술종합발전계획이 수립된 2001년 이후, ’03년에 2건에 불과했지만 ’04년부터 급증하기 시작하였고, 세계적인 금융 위기로 인해 금값이 폭등한 ’10~’11년에만 다소 주춤했을 뿐 ’13년 현재, 40여건 이상이 매년 출원되는 등 꾸준한 성장세를 보이고 있다(붙임 1B 참조).
세부 기술분야별로 살펴보면, 나노바이오가 142건으로 절반인 49%를 차지하고 있고, 그 다음은 나노소재, 나노공정, 나노에너지, 나노소자 순으로 분석되었다. 초기에는 나노입자의 제조와 같은 기초적인 연구에 관한 특허가 주류였으나, 최근에는 금 나노입자를 바이오 분야에 적용한 대표적 융합기술의 비중이 점점 커지고 있기 때문이다(붙임 2 참조).
<금 나노바이오 기술, 의료혁신 이끌어>
바이오 분야에서 특히 주목되는 기술은 i) 금 나노입자의 형광특성을 이용한 진단키트, ii) 금 나노입자의 X선 흡수를 이용한 암세포 조영제, iii) 금 나노입자(골드 케이지)의 광열효과를 이용한 암세포 치료제를 들 수 있다(붙임 3 참조). 주요 출원인으로는 한국과학기술원(21건), 고려대학교(18건), 광주과학기술원(15건), 서울대학교(13건) 등으로 학계에서 대다수 출원을 하고 있으며, 산업계에서는 삼성전자(8건)가 바이오센서 분야에 집중하여 출원하고 있는 것으로 나타났다(붙임 4 참조).
특히 암세포 등을 정밀하게 진단하기 위하여 사용되는 기존 조영제(요오드 조영제)의 부작용이 5년간 600% 증가율에 있으나, 금 나노입자는 X선 흡수율이 우수하여 기존 조영제에 비해 소량으로도 정확한 측정이 가능하기 때문에 이러한 부작용을 크게 감소시킬 뿐 아니라 치료제로서도 탁월한 효과를 보여주는 것으로 나타났다. 그 결과 향후 나노기술에서의 ‘금 나노입자’에 관한 특허 경쟁은 더욱 치열해 질것으로 예상된다.
특허청 관계자는 “현재는 금 나노입자를 이용한 암 진단과 치료가 학계를 중심으로 시험연구 단계에 있으나, 금 나노입자의 체내 독성에 대한 사용 기준 마련 등에 대한 논의가 성숙되고 있어, 향후 특허출원이 학계뿐만 아니라 산업계로 점차 확산될 것이다”라고 하면서, 특히 “암 세포를 스스로 찾아 위치를 확인하고 소멸시키는 ‘미래형 암세포 치료제’가 조만간 실현될 것”이라고 전망했다.
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