동물실험 통해 3일간 통증 없이 지속적인 약물 전달 확인
[더팩트ㅣ내포=이병수 기자] 국립한밭대학교는 한국기계연구원, 중앙대학교, 국방과학연구소와 공동 연구팀이 수일간 통증 없이 장기 부착이 가능한 벌침 모사형 유연 웹(Web) 마이크로 니들을 세계 최초로 개발했다고 22일 밝혔다.
하지환 국립한밭대 기계공학과 교수 연구팀과 전소희 한국기계연구원 책임연구원, 강원구 중앙대 약학대학 교수, 국방과학연구소 연구진은 협동 연구를 통해 일상 중 지속 착용에도 이물감이 적은 섬유 기반 벌침 모사형 전기방사 웨어러블 나노섬유 마이크로 니들 개발에 성공했다.
이들 공동 연구팀은 전기방사 공정 시 발생하는 정전기력을 수집용 금속 마이크로 니들에 설정해 전기방사 섬유가 금속 마이크로 니들 표면에 형성되도록 공정 개발을 수행했다.
이 과정을 통해 전기장 형성으로 인해 가장 가까운 금속 마이크로 니들의 상단부에서부터 응집돼 점차 전기장 형성의 변화로 방사형을 띠는 전기방사 웹 마이크로 니들을 제작했다.
이는 벌침과도 같은 형상으로 벌침이 피부에 찔러 들어가 정박되는 원리를 모사해 섬유임에도 불구하고 섬유형 마이크로 니들은 피부 내에 정박해 지속적으로 약물을 공급할 수 있도록 설계됐다.
또한 개발된 나노섬유 마이크로 니들은 유연성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고 내부에 형성된 나노-마이크로 크기의 미세 다공구조로 우수한 통기성을 확보해 장시간 부착해도 피부 발진을 현저히 줄일 수 있다.
공동 연구팀은 개발한 나노섬유 마이크로 니들에 중추신경계 표적 약물을 탑재해 기니피그 실험체를 통해 치료 기전과 효능을 검증하며 수일간 약물이 지속 방출되는 서방형 약물전달이 가능함을 성공적으로 입증했다.
이번 결과를 통해 나노섬유 마이크로 니들 기반 유연 약물 전달 시스템은 화학·생물무기 대응 국방체계는 물론 고령화 질환, 유전 질환, 환경성 질환 등 다양한 민간 질병 치료 분야의 지속적이고 효과적인 질환 관리에 대한 잠재력을 확인할 수 있었다는 설명이다.
하지환 교수는 "이번 연구에서 전기방사 공정을 마이크로 니들에 세계 최초로 적용해 환자친화적인 우수한 착용감을 지닌 마이크로 니들을 개발할 수 있었다"며 "이번 연구가 다양한 만성 질환 및 지속적 치료가 필요한 환자들의 일상 치료에 다가가는 첫 걸음이 될 것"이라고 성과 의의를 밝혔다.
한편 국립한밭대 기계공학과 하지환 교수가 제1저자로 참여한 이번 연구는 재료·나노과학 분야의 국제학술지 '어드밴스드 헬스케어 머테리얼스'에 게재돼 전면 표지 논문(Front cover)으로 선정됐다.
이번 연구는 방위사업청 재원을 기반으로 국방과학연구소의 지원을 받아 미래도전국방기술 연구개발사업으로 추진됐다.
tfcc2024@tf.co.kr
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