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나노의학

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목차

1. 개요

나노의학은 나노 기술을 활용하여 질병을 진단하고 치료하는 분야이다. 약물 전달, 영상 기법, 센싱, 패혈증 치료, 조직 공학, 백신 개발, 의료 기기 개발 등 다양한 분야에 적용된다. 약물 전달 분야에서는 나노 입자를 이용하여 약물의 효능을 높이고 부작용을 줄이며, 영상 기법을 통해 질병 부위를 더 정확하게 시각화한다. 센싱 기술은 질병의 조기 진단을 가능하게 하며, 조직 공학 및 백신 개발에도 기여한다. 나노 기술 기반 의료 기기는 신경-전자 인터페이스와 세포 수리 기계 개발을 목표로 하며, 나노의학 제품의 규제 및 안전성 확보가 중요한 과제로 남아있다.

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나노의학

2. 약물 전달

나노 입자를 이용하여 특정 세포에 약물을 전달하는 것은 나노기술의 주요 응용 분야 중 하나이다.[10][11] 1974년 Gregory Gregoriadis는 리포솜을 화학 요법을 위한 약물 전달 시스템으로 처음 제안했다.[34] 활성 약물을 질병 부위에만 필요한 용량 이하로 투여하면 전체 약물 소비량과 부작용을 현저하게 줄일 수 있다. 표적 약물 전달은 약물 부작용 감소, 소비량 및 치료 비용 절감을 목표로 한다. 또한, 건강한 세포에 대한 불필요한 노출을 최소화하여 기존 약물의 부작용을 줄인다. 약물 전달은 신체의 특정 부위에서 일정 기간 동안 생체 이용률을 극대화하는 데 중점을 두며, 이는 나노 엔지니어링 장치를 통한 분자 표적화로 달성할 수 있다.[12][13] 나노 크기의 장치는 덜 침습적이고 신체 내부에 삽입될 수 있으며, 생화학 반응 시간이 훨씬 짧다는 장점이 있어 일반적인 약물 전달보다 빠르고 민감하다.[14] 약물 전달 효율성은 a) 약물의 효율적인 캡슐화, b) 표적 부위로의 성공적인 전달, c) 약물의 성공적인 방출에 달려 있다.[15] 2019년까지 여러 나노 전달 약물이 시장에 출시되었다.[16]

지질 기반[17] 또는 고분자 기반 나노 입자는 약물의 약동학 및 생체 분포를 개선하도록 설계될 수 있다.[18][19][20] 그러나 나노의학의 약동학 및 약력학은 환자마다 매우 다르다.[21] 신체의 방어 기전을 피하도록 설계된[22] 나노 입자는 약물 전달을 개선하는 데 유익한 특성을 가진다. 약물을 세포막을 통과하여 세포 세포질로 전달하는 복잡한 메커니즘이 개발되고 있으며, 유발된 반응은 약물 분자를 보다 효율적으로 사용하는 한 가지 방법이다. 용해도가 낮은 약물은 친수성 및 소수성 환경이 모두 존재하는 약물 전달 시스템으로 대체되어 용해도를 향상시킬 수 있다.[23] 약물 전달 시스템은 조절된 약물 방출을 통해 조직 손상을 예방하고, 약물 제거 속도를 줄이며, 분포 부피를 줄이고 비표적 조직에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 그러나 나노 입자의 생체 분포는 나노 및 마이크로 크기 물질에 대한 복잡한 숙주의 반응[22]과 특정 장기 표적화의 어려움으로 인해 완벽하지 않다. 나노 입자 시스템의 잠재력과 한계를 최적화하고 이해하기 위한 많은 연구가 진행 중이며, 나노 입자가 표적화 및 분포를 향상시킬 수 있음을 증명하지만, 나노 독성의 위험은 의학적 사용에 대한 추가적인 이해의 중요한 단계이다.[24] 나노 입자의 독성은 크기, 모양, 재료에 따라 다르며, 축적과 장기 손상에도 영향을 미친다. 나노 입자는 오래 지속되지만 분해되거나 배설될 수 없어 간, 비장 등에 갇히게 되고, 이러한 비생분해성 물질의 축적은 쥐에서 장기 손상과 염증을 유발한다.[25] 불균등한 고정 자기장을 사용하여 자성 나노 입자를 종양에 전달하면 종양 성장을 촉진할 수 있으므로, 교류 전자기장을 사용해야 한다.[26]

나노 입자는 항생제 내성 감소, 다양한 항균 용도, 다제 내성 (MDR) 메커니즘 회피 등에 사용될 수 있는 잠재력에 대한 연구가 진행 중이다.[10][27][28][29][30]

나노 의학 그래프

2. 1. 연구 중인 시스템

지질 나노기술의 발전은 의료용 나노장치 및 새로운 약물 전달 시스템의 개발뿐만 아니라 감지 응용 분야 개발에도 기여했다.[31] 마이크로RNA 전달 시스템은 두 가지 다른 마이크로RNA의 자기 조립으로 형성된 나노입자를 이용하며, 잠재적으로 종양을 축소시키는 데 사용될 수 있다.[32] 소형 전기 기계 시스템을 기반으로 하는 나노전기기계 시스템은 철 나노입자 또는 금 껍질을 이용하여 암 치료 가능성을 위해 약물 및 센서의 활성 방출을 연구한다.[33] 아쿠아솜은 나노결정질 중심, 폴리하이드록실 올리고머로 만들어진 코팅에 원하는 약물을 덮어 탈수 반응과 입체 구조 변화로부터 약물을 보호하는 자기 조립 나노입자이다.[34]

3. 응용

나노 기술은 특정 세포에 약물을 전달하는 새로운 가능성을 열었다.[86][87] 활성 약물을 병이 있는 부위에만 선택적으로, 그리고 과도한 용량 없이 전달함으로써 전체적인 약물 소비량과 부작용을 크게 줄일 수 있다. 표적 지향 약물 전달은 약물의 부작용을 최소화하고, 소비량 및 치료 비용을 절감하는 것을 목표로 한다. 약물 전달은 체내 특정 부위와 일정 기간 동안의 생체 이용률을 최대화하는 데 초점을 맞추고 있으며, 이는 나노 엔지니어링 장치를 이용한 분자 표적 지향을 통해 달성될 수 있다.[88][89] 나노 크기 장치는 침습성이 적고 체내 삽입이 가능하며, 생화학적 반응 시간이 짧아 일반적인 약물 전달보다 빠르고 민감하다는 장점이 있다.[90] 나노 의학에서 약물 전달의 효율성은 약물의 효율적인 캡슐화, 체내 표적 부위로의 약물 전달, 그리고 약물 방출의 성공 여부에 달려있다.[91]

지질[92] 또는 폴리머 기반 나노 입자와 같은 약물 전달 시스템은 약물의 약물동태학 및 Biodistribution|생체 내 분포영어를 개선하도록 설계될 수 있다.[93][94][95] 그러나 나노 의학의 약물동태학 및 약력학은 환자마다 크게 다를 수 있다.[96] 나노 입자는 신체의 방어 기전을 회피하도록 설계되어 약물 전달을 개선하는 데 유용한 특성을 가진다.[97] 세포막을 통과하여 세포의 세포질로 약물을 흡수하는 등 복잡한 약물 전달 기전이 개발되고 있다.

트리거 반응은 약물 분자를 보다 효율적으로 사용하는 방법 중 하나이다. 약물은 체내에 위치하며 특정 신호에 직면했을 때만 활성화된다. 예를 들어, 용해도가 낮은 약물은 친수성과 소수성 환경이 모두 존재하는 약물 전달 시스템으로 대체되어 용해도를 향상시킬 수 있다.[98] 약물 전달 시스템은 또한 조절된 약물 방출을 통해 조직 손상을 방지하고, 약물 청산율을 낮추거나 분포량을 감소시켜 비표적 조직에 대한 영향을 줄일 수 있다.

나노 입자의 생체 내 분포는 나노 및 마이크로 크기 물질에 대한 숙주의 반응이 복잡하고 체내 특정 장기를 표적화하기 어렵기 때문에 아직 불완전하다. 그럼에도 불구하고 나노 입자 시스템의 가능성과 한계를 최적화하고 더 잘 이해하기 위한 많은 연구가 진행 중이다. 나노 입자에 의한 표적 지향 및 분포 증강이 가능함이 증명되고 있지만, 나노 독성의 위험성은 의료 용도를 더 이해하는 데 중요한 다음 단계가 될 것이다.[99] 나노 입자의 독성은 크기, 모양, 물질에 따라 다르며, 이러한 요인은 축적이나 장기 손상에도 영향을 미친다. 나노 입자는 오래 지속되도록 만들어졌지만, 분해 및 배설이 불가능하여 장기, 특히 간이나 비장에 포착될 수 있다. 이러한 비생분해성 물질의 축적은 쥐에서 장기 손상과 염증을 일으키는 것으로 관찰되었다.[100]

나노 입자는 항생제 내성을 줄일 가능성과 다양한 항균제로서의 이용 가능성 때문에 연구가 진행되고 있다.[101][102][103] 또한, 나노 입자는 다제 내성(MDR) 기전을 회피하는 데 사용될 수 있다.[104]

Abraxane|아브락산영어(판매명)은 유방암[108], 비소세포폐암(NSCLC)[109], 췌장암[110] 치료를 위해 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받은 나노 입자 알부민 결합 파클리탁셀이다.

2018년부터 기존 및 잠재적 약물 나노 운반체에 대한 예비 연구가 진행 중이다.[114][115] 나노 입자는 표면적 대 부피 비율이 높기 때문에 특정 종양 세포를 찾아 결합할 수 있는 나노 입자에 잠재적인 치료 약물로서 관능기를 부착하는 것이 가능하다.[116] 또한, 나노 입자의 작은 크기(5~100나노미터)는 모세 혈관 투과성을 높이고 림프액 배출을 감소시켜 종양 부위에 우선적으로 축적될 수 있다. 나노 입자로 해결할 수 있는 전형적인 화학 요법의 제한에는 약제 내성, 선택성 부족, 용해도 부족 등이 있다.[117]

3. 1. 승인된 약물


  • Doxil영어은 HIV 관련 카포시 육종, 난소암, 다발성 골수종 치료에 사용되는 리포솜 제형의 독소루비신이다.[35] 리포솜은 약물의 유통 수명을 연장하고 심장 근육 손상을 줄이는 데 도움을 준다.
  • Onivyde영어는 전이성 췌장암 치료를 위한 리포솜 캡슐화 이리노테칸이다.[36]
  • Rapamune영어은 이식 후 장기 거부 반응을 예방하는 나노 결정 기반 약물(시롤리무스)이다.[37] 나노 결정 성분은 약물의 용해도와 용해 속도를 증가시켜 흡수율과 생체 이용률을 높인다.
  • Cabenuva영어는 카보테그라비어 및 릴피비린 서방형 주사 현탁액으로, HIV-1 감염 치료를 위한 완전 요법이다.

4. 영상 기법

나노입자조영제를 사용하면 초음파 및 MRI와 같은 영상의 분포와 대비가 향상된다.[38]

나노입자는 크기가 작아 여러 특성을 가지는데, 특히 종양학에서 유용하다.[10] 양자점(크기 조절이 가능한 빛 방출 등 양자 구속 특성을 가진 나노입자)은 MRI와 함께 사용하면 종양 부위의 뛰어난 영상을 얻을 수 있다. 이러한 나노입자는 유기 염료보다 훨씬 밝고 활성화를 위해 단일 광원만 필요하므로, 형광 양자점을 사용하면 현재 조영제로 사용되는 유기 염료보다 더 높은 대비의 영상을 저렴한 비용으로 생성할 수 있다.

약물 이동을 추적하면 약물이 얼마나 잘 분포되는지, 또는 물질이 어떻게 대사되는지 알 수 있다. 발광 태그는 세포막을 관통하는 단백질에 부착된 양자점을 활용한다.[39] 양자점은 크기가 무작위일 수 있고, 생체 불활성 물질로 만들 수 있으며, 색상이 크기에 따라 달라지는 나노 규모 특성을 보인다. 또한 나노입자를 신체 환부에 삽입하여 종양 성장이나 축소, 장기 문제를 보여주는 방법도 연구되고 있다.[40][41]

4. 1. 심혈관 영상

나노입자조영제를 사용하면 초음파 및 MRI와 같은 영상의 분포가 개선되고 대비가 향상된다. 심혈관 영상 분야에서 나노입자는 혈액 풀링, 허혈, 혈관 신생, 죽상경화증, 그리고 염증이 있는 국소 부위의 시각화를 돕는 잠재력을 가지고 있다.[38]

4. 2. 종양 영상

나노입자조영제를 사용하면 초음파 및 MRI와 같은 영상의 분포가 개선되고 대비가 향상된다.[38] 나노입자의 작은 크기는 특히 영상에서 종양학에 매우 유용할 수 있는 특성을 부여한다.[10] 양자점(크기 조절 가능한 빛 방출과 같은 양자 구속 특성을 가진 나노입자)은 MRI(자기 공명 영상)와 함께 사용될 때 종양 부위의 탁월한 영상을 생성할 수 있다. 카드뮴 셀레나이드(양자점) 나노입자는 자외선에 노출되면 빛을 낸다. 주입되면 암 종양으로 스며든다. 외과의는 빛나는 종양을 볼 수 있으며, 이를 보다 정확한 종양 제거의 지침으로 사용할 수 있다. 이러한 나노입자는 유기 염료보다 훨씬 밝으며 활성화를 위해 단일 광원만 필요하다. 즉, 형광 양자점을 사용하면 현재 조영제로 사용되는 유기 염료보다 더 높은 대비의 영상을 더 저렴한 비용으로 생성할 수 있다. 그러나 단점은 양자점이 일반적으로 매우 독성이 강한 원소로 만들어진다는 것이지만, 형광 도펀트(형광을 생성하기 위해 첨가된 물질)를 사용하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.[39]

5. 센싱

나노 칩 기술은 랩온어칩 기술을 활용하여 특정 분자, 구조, 미생물 또는 암세포를 감지한다. 나노기술은 관절경의 발전에 기여하여 수술 시간을 단축시키고 환자의 회복을 돕는다.[44]

5. 1. 나노 물질 기반 센서

랩온어칩 기술의 또 다른 차원인 나노칩 기술은 특정 분자, 구조, 미생물을 표지하기 위해 적절한 항체에 결합된 자기 나노입자를 사용한다. 특히 실리카 나노입자는 광물리적 관점에서 비활성이며, 껍질 내에 많은 수의 염료를 축적할 수 있다.[42] 짧은 DNA 세그먼트로 표지된 금 나노입자는 샘플에서 유전자 서열을 감지하는 데 사용될 수 있다. 다양한 크기의 양자점을 고분자 마이크로비드에 삽입하여 생물학적 분석을 위한 다색 광학 코딩을 구현하였다. 핵산 분석을 위한 나노기공 기술은 일련의 뉴클레오티드를 직접 전자적 신호로 변환한다.

수천 개의 나노와이어를 포함하는 센서 테스트 칩은 암세포가 남긴 단백질 및 기타 바이오마커를 감지하여 환자의 혈액 몇 방울로 암을 조기에 감지하고 진단할 수 있게 해준다.[43]

5. 2. 조기 암 진단

수천 개의 나노와이어를 포함하는 센서 테스트 칩은 암세포가 남긴 단백질 및 기타 바이오마커를 감지하여 환자의 혈액 몇 방울로 암을 조기에 감지하고 진단할 수 있게 해준다.[43] 나노기술은 외과 의사가 작은 절개로 수술을 할 수 있도록 조명과 카메라가 장착된 연필 크기의 장치인 관절경의 사용을 발전시키는 데 기여하고 있다. 절개가 작을수록 치유 시간이 빨라져 환자에게 더 좋다. 또한 머리카락 한 가닥보다 작은 관절경을 만드는 방법을 찾는 데 도움을 주고 있다.[44]

나노전자공학 기반 암 진단에 대한 연구는 약국에서 수행할 수 있는 검사로 이어질 수 있다. 결과는 매우 정확할 것으로 예상되며, 제품은 저렴할 것으로 예상된다. 이들은 매우 적은 양의 혈액을 채취하여 5분 안에 신체의 어느 곳에서나 암을 감지할 수 있으며, 기존 실험실 검사보다 천 배나 높은 민감도를 가진다. 이러한 장치는 나노와이어로 제작되어 암 단백질을 감지하며, 각 나노와이어 검출기는 다른 암 표지에 민감하도록 조정된다.[33] 나노와이어 검출기의 가장 큰 장점은 테스트 장치에 비용을 추가하지 않고도 10개에서 100개에 이르는 유사한 질병 상태를 테스트할 수 있다는 것이다.[45] 나노기술은 또한 암의 감지, 진단 및 치료를 위해 개인 맞춤형 종양학을 발전시키는 데 기여했다. 이제 각 개인의 종양에 맞게 조정하여 더 나은 성능을 낼 수 있다. 그들은 암의 영향을 받는 신체의 특정 부분을 표적으로 삼을 수 있는 방법을 찾았다.[46]

6. 패혈증 치료

나노 입자를 이용한 정화는 특정 물질을 표적으로 할 수 있다는 점에서 투석과 차이가 있다.[47] 또한, 투석으로는 제거할 수 없는 더 큰 화합물도 제거할 수 있다.[48]

정화 과정은 강자성 또는 초상자성 특성을 가진 기능화된 산화철 또는 탄소 코팅 금속 나노 입자를 기반으로 한다.[49] 단백질,[47] 항생제,[50] 또는 합성 리간드[51]와 같은 결합제를 입자 표면에 공유 결합시킨다. 이러한 결합제는 표적 종과 상호 작용하여 응집체를 형성한다. 외부 자기장 구배를 적용하면 나노 입자에 힘이 가해져 벌크 유체에서 분리되어 오염 물질을 제거할 수 있다.[52][53]

기능화된 나노 자석은 크기가 작고(< 100 nm) 표면적이 넓어 혈액 정화에 유리하다. 표면 흡착을 기반으로 하는 혈액관류에 비해 높은 로딩 용량, 표적 화합물에 대한 높은 선택성, 빠른 확산, 낮은 유체역학적 저항 및 낮은 투여량 요구 사항 등의 장점을 가진다.[55]

7. 조직 공학

나노 기술은 손상된 조직을 재현, 복구, 재형성하는 데 사용될 수 있다. 이는 조직 공학의 일부로, 적절한 나노 물질 기반 지지체와 성장 인자를 활용한다. 조직 공학이 성공하면 장기 이식이나 인공 임플란트와 같은 기존 치료법을 대체할 수 있을 것이다.[56][57][58]

그래핀, 탄소 나노튜브, 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐과 같은 나노 입자는 뼈 조직 공학에서 강화제로 사용되어 기계적으로 강한 생분해성 고분자 나노복합재를 만들 수 있다. 이러한 나노 입자를 고분자 매트릭스에 저농도(약 0.2 중량%)로 첨가하면 나노 복합재의 기계적 특성이 향상된다. 이는 뼈 임플란트 등에 활용될 수 있다.[58]

또 다른 예는 신장에 나노 의학을 사용하는 나노신장학이다.

지난 20년간의 연구에도 불구하고, 조직 공학 내에서 나노 기술 사용의 잠재력과 영향은 아직 완전히 이해되지 않고 있다.[58]

7. 1. 지지체 및 성장 인자

나노 기술은 적절한 나노 물질 기반 지지체와 성장 인자를 사용하여 손상된 조직을 재현, 복구 또는 재형성하는 데 도움을 주기 위해 조직 공학의 일부로 사용될 수 있다. 성공한다면, 조직 공학은 장기 이식이나 인공 임플란트와 같은 기존 치료법을 대체할 수 있을 것이다. 그래핀, 탄소 나노튜브, 이황화 몰리브덴, 이황화 텅스텐과 같은 나노 입자는 뼈 조직 공학 응용 분야를 위한 기계적으로 강한 생분해성 고분자 나노복합재를 제작하기 위한 강화제로 사용되고 있다. 이러한 나노 입자를 저농도(약 0.2 중량%)로 고분자 매트릭스에 첨가하면 고분자 나노 복합재의 압축 및 굴곡 기계적 특성이 현저하게 향상된다.[56][57] 이러한 나노 복합재는 잠재적으로 새롭고, 기계적으로 강하고, 가벼운 뼈 임플란트로 사용될 수 있다.[58]

예를 들어, 적외선 레이저로 활성화된 금으로 코팅된 나노쉘 현탁액을 사용하여 두 개의 닭고기 조각을 하나의 조각으로 융합하는 육류 용접기가 시연되었다. 이는 수술 중 동맥을 용접하는 데 사용될 수 있다.[59]

7. 2. 육류 용접기

예를 들어, 적외선 레이저로 활성화된 금 코팅 나노쉘 현탁액을 사용하여 닭고기 두 조각을 하나로 융합하는 육류 용접기가 시연되었다. 이는 수술 중 동맥을 용접하는 데 사용될 수 있다.[59]

8. 백신 개발

오늘날, 바이러스 질환 백신의 상당 부분은 나노 기술을 사용하여 만들어진다. 최근 수십 년 동안 나노 크기의 면역 보조제가 표적 백신 항원에 대한 면역 반응을 강화하기 위해 널리 사용되고 있으며, 바이러스 유사 나노입자 또한 연구되고 있다.

8. 1. 전달 시스템

Solid lipid nanoparticles|고체 지질 나노입자영어는 일부 SARS-CoV-2 백신(코로나19를 일으키는 바이러스)의 새로운 전달 시스템으로 사용된다.[60]

8. 2. 면역 보조제

최근 수십 년 동안, 나노 크기의 면역 보조제는 표적 백신 항원에 대한 면역 반응을 강화하기 위해 널리 사용되어 왔다. 알루미늄,[61] 실리카 및 점토의 무기 나노입자뿐만 아니라, 폴리머와 지질을 기반으로 한 유기 나노입자는 현대 백신 제형에서 일반적으로 사용되는 보조제이다.[62] 키토산과 같은 천연 폴리머의 나노입자도 현대 백신 제형에서 일반적으로 사용되는 보조제이다.[63] 세리아 나노입자는 크기, 결정성, 표면 상태 및 화학 양론과 같은 매개변수를 수정하여 보조성을 조정할 수 있으므로 백신 반응을 향상시키고 염증을 완화하는 데 매우 유망하다.[64]

8. 3. 바이러스 유사 나노입자

바이러스 유사 나노입자는 바이러스 RNA를 캡슐화하지 않고 백신이 자체 조립되도록 하여 비감염성이며 복제할 수 없게 만든다. 이러한 바이러스 유사 나노입자는 바이러스 캡시드 단백질의 자체 조립된 층을 사용하여 강력한 면역 반응을 유도하도록 설계되었다.[65][60]

9. 의료 기기

신경 전자 인터페이스는 컴퓨터를 신경계에 연결하는 나노 장치 개발과 관련된 목표이다. 이 기술은 외부 컴퓨터로 신경 임펄스를 제어하고 감지하는 분자 구조 구축을 필요로 한다. 에너지 보급 방식에는 외부 음파, 화학 물질, 자기장 등을 이용하는 보급형과, 내부 에너지 저장 장치에 의존하는 비보급형이 있다. 인간 혈액 속 포도당 등을 활용하는 나노 규모 효소 바이오 연료 전지가 개발 중이다.[141] 하지만 전력 소비에 따른 간섭, 누출, 과열 가능성, 신경계 내 정확한 배치의 어려움, 면역 체계 적합성 등의 한계가 있다.[142]

9. 1. 신경-전자 인터페이스

신경-전자 인터페이스는 컴퓨터가 신경계와 연결하고 상호 작용할 수 있도록 해주는 나노 장치의 구축과 관련된 미래 지향적인 목표이다. 이 아이디어는 외부 컴퓨터에 의해 신경 임펄스를 제어하고 감지할 수 있도록 하는 분자 구조를 구축해야 한다. 재충전 가능한 시스템은 외부 음파, 화학, 테더, 자기 또는 생물학적 전기 공급원을 통해 에너지가 지속적으로 또는 주기적으로 재충전됨을 의미하며, 재충전 불가능한 시스템은 모든 전력이 내부 에너지 저장소에서 공급되어 에너지가 고갈되면 작동이 중지됨을 의미한다. 자가 발전 나노 장치를 위한 나노 규모의 효소 바이오 연료 전지가 개발되었으며, 인간의 혈액이나 수박과 같은 생체 유체에서 포도당을 사용한다.[66][67][68] 이 혁신의 한계는 전력 소비로 인한 전기적 간섭, 누출 또는 과열 가능성이다. 신경계 내에 정확하게 배치해야 하므로 구조의 배선이 극도로 어렵다. 인터페이스를 제공할 구조는 또한 신체의 면역 체계와 호환되어야 한다.[69] 현재 연구에서는 기록을 개선하고 간섭을 줄이기 위해 전극용 나노 입자 코팅을 개발하고 있다.[70]

9. 2. 세포 수리 기계

분자 나노기술은 분자 또는 원자 수준에서 물질을 재구성할 수 있는 기계인 분자 조립기를 설계할 가능성을 탐구하는 추정적인 나노기술의 하위 분야이다. 나노의학은 이러한 나노로봇을 사용하여 손상이나 감염을 치료하거나 감지하기 위해 신체에 도입할 것이다. 분자 나노기술은 고도로 이론적이며, 나노기술이 어떤 발명을 가져올 수 있는지 예측하고 미래 연구를 위한 의제를 제안하고자 한다. 분자 조립기 및 나노로봇과 같은 분자 나노기술의 제안된 요소는 현재의 능력을 훨씬 뛰어넘는다.[1][69][71]

나노의학의 미래 발전은 노화의 원인으로 여겨지는 많은 과정을 복구하여 수명 연장을 초래할 수 있다. 나노기술의 창시자 중 한 명인 K. 에릭 드렉슬러는 1986년 저서 ''창조의 엔진''에서 아직 가설적인 분자 기계를 활용하고 세포 내에서 작동하는 것을 포함한 세포 수리 기계를 제안했으며, 로버트 프레이타스는 1999년에 의료 나노로봇에 대한 최초의 기술적 논의를 발표했다.[1] 미래학자이자 초인간주의자인 레이몬드 커즈와일은 저서 ''특이점이 온다''에서 진보된 의료 나노로봇이 2030년까지 노화의 영향을 완전히 치료할 수 있을 것이라고 말했다.[72]

리처드 파인만에 따르면, 파인만의 이론적인 미세 기계에 대한 "의학적" 사용 아이디어를 그에게 처음 제안한 사람은 그의 전 대학원생이자 협력자인 앨버트 힢스였다(나노기술 참조). 힢스는 특정 수리 기계가 언젠가 크기가 줄어들어 이론적으로 (파인만이 말했듯이) "의사를 삼킬" 수 있을 것이라고 제안했다. 이 아이디어는 파인만의 1959년 에세이 ''아랫도리에는 아직도 많은 공간이 있다''에 통합되었다.[73]

10. 규제 영향

나노의학의 개발이 계속됨에 따라 질병 치료의 잠재력이 커지면서 규제 관련 문제들이 부각되고 있다. 기업이 직면한 주요 과제는 재현 가능한 제조 공정, 확장성, 적절한 특성 분석 방법의 가용성, 안전 문제, 질병 이질성 및 환자 사전 선택 전략에 대한 낮은 이해도이다.[74] 이러한 과제에도 불구하고 FDA와 EMA는 여러 치료용 나노의학 제품을 승인했다.[74][75] 시장 출시 승인을 받기 위해 이러한 치료법은 생체 적합성, 면역 독성 평가를 받으며 전임상 평가를 거쳐야 한다.[76]

현재 승인된 나노의학의 범위는 주로 나노 의약품이지만, 이 분야가 계속 성장하고 나노의학의 더 많은 응용 분야가 시장 규모로 발전함에 따라 더 많은 영향과 규제 감독이 필요할 것이다.[75][77]

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