국립순천대 약학과 정승현 교수팀, 나노입자 위해성 예측 통합모델 개발

국립순천대학교(총장 이병운) 약학대학 약학과 정승현 교수 연구팀이 산화세륨(CeO2) 나노입자의 흡입 후 인체 내 거동과 독성반응을 정량적으로 예측하고, 이를 인체 위해성 평가로 연결하는 통합 모델링 기술을 개발했다.

이 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 Journal of Hazardous Materials(SCIE, Impact Factor 10.6)에 게재됐다. 국내 생명과학연구정보센터(BRIC)의 '한국을 빛내는 사람들(한빛사)' 논문으로도 소개됐다.

연구팀은 호흡기 내 입자 침착을 예측하는 MPPD 모델, 체내 분포·축적·배설을 설명하는 PBTK 모델, 세포 수준 독성반응을 정량화하는 TD 모델을 하나로 연결했다. 이를 통해 공기 중 나노입자가 폐에 침착되는 정도, 체내 장기로 이동하는 경로, 활성산소 증가·항산화능 저하·세포사멸 신호·세포 생존율 감소로 이어지는 과정을 연속적으로 예측할 수 있도록 했다.

랫드 흡입노출 자료를 이용한 모델 평가에서는 전체 관측값의 97.26%가 2배 오차 범위, 98.63%가 3배 오차 범위 이내에서 재현됐다. 연구팀은 이후 사람의 호흡생리와 장기 특성을 반영해 모델을 인체로 확장하고, Monte Carlo 시뮬레이션과 reverse dosimetry를 적용해 모델 기반 인체 위해성 지표를 산출했다.

연구팀은 "외부 노출농도→호흡기 침착→체내동태→폐 유효노출→세포 독성반응"을 하나의 정량적 체계로 연결해, 기존 동물실험 결과 외삽 방식과는 다른 기전 기반 인체 위해성 평가 플랫폼을 제시했다고 설명했다.

정승현 교수는 "이번 연구의 핵심은 나노입자가 사람이 실제로 흡입한 이후 폐에 얼마나 침착되고, 체내에서 어떻게 이동하며, 어떤 독성반응으로 연결되는지를 하나의 정량 모델로 설명했다는 점"이라며 "향후 다양한 나노물질과 흡입 환경유해물질의 인체 위해성 평가 및 규제과학 분야로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 정승현 교수와 전남대학교 약학대학 연구진의 공동연구로 수행됐다.

문의: 국립순천대학교 약학대학 약학과 정승현 교수(061-750-3757), 김지명 조교(061-750-3750)