Scientists confirm cytotoxicity of nanoparticles

Published : Sept 28, 2011 - 11:39 Updated : Sept 28, 2011 - 11:39

A group of South Korean scientists has identified the negative effects of magnetic nanoparticles on human cells, a finding that urges the development of new nanoparticles that are safe to humans, the science ministry said Wednesday.

According to the study, led by Chae Kwon-seok and Jang Yong-min, both professors at Kyungpook National University, nanoparticles magnetize themselves under strong magnetic fields, which make the particles cytotoxic to human cells.

The presence of magnetic nanoparticles in human bodies lead to an increase of multinucleated giant cells, which in turn cause tumors, cell deformation and even apoptosis, or death of cells, it said.

"The study confirmed magnetic nanoparticles that are widely in use for various purposes, including medical diagnosis, cause cytotoxicity under strong magnetic fields, which will hopefully lead to the establishment of safety standards for magnetic nanoparticles and development of new nanoparticles that are safe to humans," Chae said.

The findings were published on Sept. 10 in the international journal, Biomaterials, according to the Ministry of Education, Science and Technology, which partly funded the research. (Yonhap News)

<한글기사>

나노입자가 세포에 독(毒) 될 수 있다

질병진단 등에 널리 쓰이는 상자성(常磁性, paramagnetic) 나노입자가 경우에 따라 세포에 '독(毒)'이 될 수 있다는 연구 결과가 나와 주목된다.

나노입자는 크기가 나노미터(㎚;10억분의 1ｍ) 단위인 작은 알갱이로, 이 가운 데 상자성 나노입자란 스스로는 자성이 없지만, 자기장(磁氣場) 안에 놓이면 자장과 같은 방향으로 자성을 띠는 종류를 말한다.

이런 성질 때문에 상자성 나노입자는 몸속 원하는 부위의 영상을 찍을 때 주입 하는 조영제(造影劑) 등의 소재로 활용된다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 경북대 채권석, 장용민 교수 연구팀이 상자성 나노입자가 강한 자기장 속에서 단단하게 응집해 세포 독성을 일으킨다는 사실을 확 인했다고 28일 밝혔다.

연구진에 따르면 상자성 나노입자가 자기장 환경 아래에서 자성을 띠면, 나노입 자끼리 뭉쳐 세포 안팎의 나노입자 밀도가 높아지고, 그 결과 활성 산소 양도 늘어 난다.

의학계가 노화나 질병의 원인으로 지목하는 활성 산소가 많아지면서, 세포 활성 이 떨어지거나 세포 주기가 바뀌고 세포 자살(apoptosis)이 늘어나는 등 이른바 '세포독성' 현상이 관찰됐다. 종양 유발과 관련 있는 다핵성거대세포도 늘어났다.

다만, 이번 연구에서는 나노입자 밀도와 활성 산소가 왜 비례하는지, 그 작용 원리까지는 밝혀내지 못했다.

장용민 교수는 "상자성 나노입자가 조영제로 쓰여 자기공명영상진단(MRI) 기기 안에서 강한 자기장을 받게 되면, 세포에 예기치 않은 해를 줄 수 있다는 사실을 확 인했다"며 "연구 결과를 토대로 나노입자에 대한 안전성 기준이 제대로 마련돼야 한 다"고 강조했다.

이 연구 성과는 생체재료 및 생체의료공학 분야의 권위지 '바이오머티리얼즈(Bi omaterials)' 온라인판에 실렸다.