배원규 교수(숭실대)·정훈의 교수(UNIST) 연구팀이 피부 장벽(각질조직)을 뚫고 압력으로 약물을 밀어 넣는 기존 실린지 주사 대신 거부감이 적고 통증이 완화된 붙이는 패치 형태의 액상 약물 전달방식을 개발했다.
이번 성과는 저명한 국제학술지 '사이언스(Science)' 자매지 '사이언스 트랜스레이셔널 메디슨'은 1일(한국 시간) 자에 논문명 'Snake fang–inspired stamping patch for transdermal delivery of liquid formulations'으로 표지에 게재됐다.
피부에 꽂는 실린지 주사기가 나온 지 100년이 지난 현재까지도 몸에 각종 약물 주입 방법으로 사용되고 있다. 또한 거부감과 통증을 줄일 미세 바늘(microneedle) 패치가 고안됐지만, 액상 약물의 고체화 과정이 필요한 것이 단점이었다.
이번에 연구진이 개발한 방법은 큰 압력 없이 가볍게 패치를 눌러 붙임으로써 수 초 내에 액상약물을 그대로 전달할 방법이다.
결정적인 단서는 독뱀이 독을 밀어 넣는 압력기관이 없음에도 수 초 만에 먹이의 피부 안쪽으로 독을 전달하는 뒷어금니독사(Rear-fanged Snake)에서 얻었다.
아주 미세한 홈(groove)이 있는 어금니가 피부 표면에 아주 미세한 홈을 만들고 그 홈을 따라 모세관 현상에 의해 아무런 외력 없이 독이 침투하는 원리를 이용한 것이다.
연구진은 반도체 공정을 이용하여 어금니 모사 구조체 100여개를 배열한 엄지 크기의 스탬프형 약물전달패치를 제작하고 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션했다. 그 결과 머리카락 굵기 두세 배 길이의 어금니 모사 구조체 하나하나가 각각 실린지 주사기와 같은 기능을 하는 것을 확인했다.
마우스 및 기니피그 모델에 해당 패치를 부착해 실험한 결과 특별한 외부 힘이 없어도 5초 만에 백신 및 유효성분이 전달되는 것을 확인했다.
배원규 교수는 "자연모사공학의 문제해결기법을 이용해 기존 실린지 주사기의 장점인 액체약물을 그대로 전달하면서도 큰 바늘과 높은 압력으로부터 기인하는 거부감이나 통증을 극복한 것“이라고 설명했다.
KPI뉴스 / 김들풀 itnews@kpinews.kr
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