BNCT로 여는 희망 3월 1호

최근 의료기술 분야에서는 중성자원을 활용한 다양한 연구와 응용이 뜨거운 관심을 받고 있습니다. 특히 암 치료 분야에서는 기존 치료법의 한계를 극복하고자 중성자 기반의 혁신적 치료법이 주목받고 있습니다.
오늘은 중성자원을 생성하는 다양한 방법과 그 원리, 그리고 중성자 에너지 분류와 산업 응용 사례에 대해 자세히 살펴보고자 합니다.
2025년 3월 6일, 다원메닥스 가속기사업부 김동수 이사

BNCT: 중성자 포획 치료법의 혁신

BNCT(Boron Neutron Capture Therapy)는 중성자원을 이용한 첨단 암 치료법으로, 다음과 같은 원리로 작용합니다.

보론(붕소, B-10) 화합물 투여: 환자에게 보론이 함유된 화합물을 투여하여, 암세포에 선택적으로 보론이 축적되도록 합니다.
중성자 조사: 보론이 축적된 암 부위에 중성자 빔을 조사하면, 보론 원자가 중성자를 포획합니다.
세포 파괴: 중성자와 보론의 반응으로 생성된 고에너지 알파 입자와 리튬 입자가 암세포 내에서 짧은 거리를 이동하며 파괴 작용을 일으킵니다.

주요 장점은 무엇이 있을까요?

선택적 치료: 보론 화합물이 암세포에 집중적으로 축적되어 암세포에 높은 손상을 가하는 동시에 주변 조직의 손상 최소화됩니다.
눈에 보이지 않는 암세포 파괴: 중성자가 닿는 곳이라면 주변부로 침투한 미세한 암세포 또한 손상을 입힙니다
임상 연구 진행 중: 전 세계 여러 연구 기관과 의료 센터에서 BNCT의 효과와 안전성을 검증하기 위한 임상 시험이 활발히 진행되고 있습니다.

이런 BNCT에 사용되는 중성자원(原, Source), 어떻게 만들어질까요?

📜중성자원의 발전 역사: 시작부터 현재까지

1932년, 채드윅(J. Chadwick)이 중성자를 발견하고, 1934년 골드하버 (M. Goldhaber)는 붕소가 중성자를 포획하여 리튬 입자와 알파 입자로 분열하는 성질을 확인했어요. 이를 바탕으로 1936년 로처(G. Locher)가 BNCT의 컨셉을 처음으로 구상하였지만, 당시의 기술로는 실현하기 어려웠습니다.

1951년 미국 브룩헤이븐 국립연구소(Brookhaven National Laboratory, BNL)에서 최초로 교모세포종 환자를 대상으로 BNCT 임상시험을 진행하였는데, 이때 당시에는 중성자를 생산할 수 있는 중성자원이 원자로가 유일하였습니다.

때문에 안전하고 일관성 있는 임상시험 결과를 얻기 어려웠기에, 치료 개념을 확인하는 정도로 그쳤습니다.

이후 과학기술 발전으로 입자가속기가 개발되면서, 새로운 국면을 맞게 됩니다!

감속집합체의 개발로 치료에 사용할 수 있도록 중성자를 조절하는 기술이 개발되었으며, 양성자 가속기와 중성자 발생장치를 이용해서 이전에 비해 쉽게 중성자를 생성할 수 있게 된 것입니다.

또한, 붕소의약품에도 발전이 있었습니다. 이전에는 종양세포와 정상세포를 구분하지 않고 붕소가 축적되었지만, 이제는 종양세포에 선택적으로 축적되도록 발전한 것이지요.

이후, 다양한 가속기의 형태가 개발되며 BNCT에 활용되고 있습니다. 어떤 것들이 있는지 한번 살펴볼까요?

☢️다양한 중성자원 생성 기술

중성자원은 의료용 중성자 빔을 비롯하여 다양한 연구 및 치료 목적에 맞게 여러 방식으로 생성할 수 있습니다.

대표적으로 정전형 가속기(Electrostatic), 선형가속기(Linear), 싸이클로트론 가속기(Cylcotron)의 세 가지 주요 방법이 있습니다.

1. 정전형 가속기

동작 원리: 전기장을 이용하여 입자를 가속시키는 방식으로, 고전압으로 양성자를 빠른 속도로 가속한 후 충돌 과정을 통해 중성자를 생성합니다.
특징: 구조가 간단하며, 안정적인 전압 제어가 가능합니다.
장치 정보: 일반적으로 2.5MeV의 에너지를 가지며, 표적으로 리튬(Li)을 사용합니다. 표적의 수명이 짧고, 주변이 방사화된다는 문제가 있어 관리 어려움을 겪을 수 있습니다.

2. 선형 가속기

동작 원리: 직선 경로를 따라 입자들을 전자기파로 가속시키며, 각 가속 단계를 거치면서 고속 입자를 만들어내고, 이 입자들이 표적에 충돌하여 중성자를 발생시킵니다.
특징: 높은 에너지의 입자를 정확하게 가속할 수 있어, 치료용 중성자 빔 생성에 주로 활용됩니다.
장치 정보: 일본 선형가속기는 설계에 따라 양성자를 3MeV에서 10MeV로 가속시키며 사용 표적으로 베릴륨(Be)을 사용합니다.
특별 소식: 다원메닥스는 선형가속기 기술을 바탕으로 뇌종양 치료 임상 1상을 성공적으로 마쳤으며, 현재 2상을 진행 중입니다. 또한, 보다 다양한 암종 치료를 위해 두경부암에 대한 임상 1/2상도 시작하여 눈에 띄는 성과를 보이고 있습니다.

3. 싸이클로트론 가속기

동작 원리: 자기장을 이용하여 입자들을 원형 회전시키며 가속시키는 방식으로, 높은 에너지 입자를 표적에 충돌시켜 중성자를 발생시킵니다.
특징: 구조가 비교적 단순하고 높은 신뢰성을 바탕으로 중성자 발생 및 다양한 연구 목적으로 널리 사용됩니다.
장치 정보: 30MeV의 빔 에너지를 가지며, 표적으로 역시 베릴륨(Be)를 사용합니다.

현재 전 세계에는 많은 수의 가속기 기반 BNCT 기기가 설치되어 운용되고 있습니다. 현황을 살펴볼까요?

🧬현장 이야기: BNCT 임상 적용 사례

인천 소재의 가천대길병원에서는 최근 BNCT를 도입한 임상 사례를 뉴스를 통해 보도하며 많은 이목을 끌었습니다.

해당 병원에서 교모세포종 1상 임상시험을 진행한 신경외과 이기택 교수는 "안전성은 어느 정도 확보된 것으로 판단되고, 유효성은 임상 2상을 통해 정확하게 검증이 필요하다."고 말하며 "뇌종양 중에서도 악성 뇌종양 환자들에게는 좋은 치료 방법이 될 것"이라고 평가하였습니다.

유럽, 일본, 중국 등에서 진행한 초기 임상 결과에서는 난치성 암 환자에게서 긍정적인 치료 효과가 나타나, 향후 중성자 기반 치료법이 암 치료의 주요 대안으로 자리잡을 가능성을 기대하고 있습니다.

🔬미래 전망과 연구 동향

중성자원을 활용한 의료 기술은 아직 초기 단계에 있지만, 꾸준한 연구와 임상 데이터를 통해 점차 안전성과 효과가 입증되고 있습니다. 한편, 중성자 에너지는 그 크기에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

분류	특징	활용성
열중성자 (<0.5eV)	낮은 에너지의 중성자	재료의 미세 구조 분석이나, 생물학적 연구에 활용
열외중성자 (0.5~10keV)	열중성자보다 약간 높은 에너지의 중성자	재료 연구와 일부 의료 응용 분야에서 사용
고속중성자(>10keV)	고에너지 중성자	핵 반응 연구 및 반도체 수명 예측과 관련된 산업분야

특히, 반도체 산업에서는 중성자의 에너지 분석을 통해 제품과 내구성, 수명을 예측하는 중요한 도구로 사용하고 있습니다. 때문에 의료 외 산업 분야에서도 그 활용도가 점차 높아지고 있는 것이지요.

정부와 민간 연구기관은 다음과 같은 분야에서 중성자원 활용 기술을 발전시키기 위해 노력하고 있습니다.

안전성 강화: 중성자 조사 장비 및 치료 시스템의 안전성 확보
효과 극대화: 보론 화합물의 암세포 선택적 전달 기술 및 중성자 빔의 정밀 제어 기술 개발
임상 확대: 다양한 암종에 대한 BNCT 임상 시험 및 장기 추적 연구

다가오는 3월의 EVENT

🎉2025 KIMES 의료산업 세미나 - <혁신의료기기 탐방: BNCT>

오는 3월 21일, COEX에서 개최되는 국제의료기기병원설비전시회에서 BNCT에 대한 세미나가 진행될 예정입니다.

한국의료기기산업협회와 한국의료기기산업혁신연구회 공동 주관으로 혁신 의료기기에 대한 탐방을 진행하는 세미나로, BNCT에 대한 과학적인 원리부터 최초로 공개되는 교모세포종 1상 임상시험 결과, BNCT의 사회경제적 파급효과까지 한 자리에서 다룰 예정입니다.

참가 등록하시려면, 웹사이트를 방문해 주세요!

KIMES 2025 제40회 국제의료기기병원설비 전시회

kimes.kr

📖BNCT Library

BNCT에 대해서 어떤 학술 논문이 등재되었고, 어떤 뉴스가 퍼졌을까요? 확인하시려면, 텍스트를 클릭해 보세요. 🔗

(1) 중성자원에 관련된 문헌

(2) BNCT 관련 뉴스

📌3월 다원메닥스 활동

3월 21일 "2025년 제1회 붕소중성자포획치료(BNCT) 교육 심포지움"
3월 21일 "2025 KIMES 의료산업 세미나 - 혁신의료기기 탐방: BNCT"

두 행사는 각기 다른 주제로 진행될 예정입니다. 의학물리학자를 포함한 의료전문가 분들께서는 교육 심포지움에 많은 관심 바랍니다. 여기서는 BNCT의 조사선량과 치료계획, 중성자 에너지 스펙트럼의 측정, BNCT의 생물학적 원리에 대해서 설명드릴 수 있습니다.

반면, 2025 KIMES 의료산업 세미나에서는 BNCT의 기초적인 원리, 임상시험 결과, 사회경제적 효과와 같이 개괄적인 내용을 다룰 예정이오니, 많은 관심과 신청바랍니다.

자세한 내용을 확인하시려면, 각각 링크를 눌러주세요!🔗

👋마무리하며

의료산업에서 중성자원의 활용은 단순한 실험실 연구를 넘어 실제 임상 현장에서 혁신적인 치료법으로 발전하고 있습니다. 다원메닥스와 같은 선두 기업들의 성과는 중성자 생성 기술이 앞으로 암 치료에 미칠 긍정적 영향을 보여주고 있으며, 산업 전반으로의 응용 확대 또한 기대되고 있습니다.

앞으로도 중성자 기반 치료법의 임상적 성공 사례가 늘어나며, 암 치료 분야에 새로운 희망을 불러일으킬 것으로 기대됩니다.

본 뉴스레터는 앞으로도 최신 기술 동향과 연구 성과를 신속하게 전해드릴 것을 약속합니다. 감사합니다!