허혈성 뇌졸중은 통상 뇌 속으로 유입되는 혈액이 부족하거나 혈전이나 폐색 등으로 인해 일어나는 병이다. 허혈성 뇌졸중은, 노령 인구의 급격한 증가로 말미암아 노인성 질환으로 간주되어 있으며 이미 선진국에서는 막대한 의료비용의 지출과 삶의 질 저하를 초래하는 질환으로 여겨지고 있어, 이 질병의 조기 진단의 중요성이 화두로 떠오르고 있다. 그러나 허혈성 뇌졸중의 조기 진단을 위한 MRI probe 및 표적치료 연구는 초기 단계에 머물러 있다. 이를 치료하기 위한 여러 가지 원인의 분석과 새로운 약물의 개발도 진행되고 있지만 현재 치료제로 밝혀진 여러 단백질이나 약물, 진단을 위한 조영제등을 질환부위에 좀 더 효율적으로 전달하기 위한 방법에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 그 방법 중 하나가 고분자를 이용한 새로운 입자전달 시스템을 만드는 것이다. 본 연구진에서는 pH에 민감한 다양한 고분자를 합성하여 약물전달시스템에 이용하고 있는데, pH 민감성 고분자 나노입자를 이용한 약물전달 시스템의 개발은 별도의 항체나 리간드 없이 pH 민감성 마이셀의 낮은 pH에서의 디마이셀 전이특성을 이용하여 암 조직 또는 뇌 허혈부위의 산성 환경에서 약물이나 MRI probe를 표적지향적으로 방출시켜 질환의 진단 및 치료가 가능하도록 한다.

본 연구는 MRI를 이용하여 뇌 허혈부위를 진단하기 위해 고분자를 기반으로 하는 새로운 나노입자전달 시스템에 대한 것이다. 뇌 허혈부위의 표적지향성 나노입자전달시스템의 지지체로는 인체의 생리학적 조건인 온도 37°C 및 pH 7.4에서 고분자 나노입자(마이셀)을 형성하고 상대적으로 낮은 pH에서는 용해되어 봉입된 probe 및 약물이 방출될 수 있는 생분해성을 가지는 pH 민감성 고분자(mPEG-b-P(DPA-DE)LG)를 합성하여 이용하였다. 이 고분자는 개환중합을 통해 중합하였고 아미놀리시스 반응을 통하여 곁사슬을 추가하는 방식으로 합성되었다. 여기에 Fe3O4 나노입자와 높은 결합도를 가지며 자가 조립이 용이한 도파민 그룹을 추가하여 생리학적 pH에서 높은 안정도를 보이게 하였으며 또한 pH 민감성 그룹이 산성 환경에서의 Fe3O4 입자의 방출을 조절할 수 있도록 돕는다. 

뇌 허혈 질병을 가진 쥐 동물 모델에 제조된 고분자 나노입자를 정맥주사를 이용해 주입한 뒤 24시간 후의 변화를 MRI 측정을 통해 관찰한 결과 pH 민감성 고분자 나노 입자의 경우 시간이 지남에 따라 뇌 허혈부위에 Fe3O4 입자가 모이는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 제조된 고분자를 이용하여 만든 Fe3O4 입자를 봉입한 고분자 나노입자가 산성을 나타내는 조직의 MRI probe로 이용 가능함을 확인하였다. 

이 결과는 단순히 제조된 고분자 입자를 이용하여 뇌졸중 부위만 진단하는 것이 아닌 암과 같이 뇌졸중과 비슷하게 질병부위가 산성 환경을 나타내는 질병 또한 진단이 가능하도록 발전할 수 있으며, 단순히 진단뿐만 아니라 치료가 가능한 치료약물을 같이 봉입하여 치료와 진단을 동시에 할 수 있는 스마트한 전달체로 발전할 수 있다. 

(본 연구의 결과는 영국의 Royal Society of Chemistry의 nanoscale 저널에 게재되었음)