당뇨성 창상 치료 더 수월하게…근적외선 약물 플랫폼 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국연구재단은 가톨릭대학교 김한영 교수와 한양대학교 정현도 교수 공동연구팀이 약물방출 제어와 2차 감염 예방이 동시에 가능한 신개념 세포모사형 근적외선 반응형 마이크로니들을 개발했다고 10일 밝혔다.

마이크로니들은 머리카락보다 가는 미세한 바늘로, 피부에 붙이거나 문질러 약물을 체내로 전달하는 기술이다.

흔히 '당뇨발'로 불리는 만성 당뇨성 창상은 혈류 장애와 지속적인 염증 반응으로 자연 치유가 어려운 질환이다. 현재 사용되는 세포치료제나 연고형 국소치료제는 생체 내 잔존 시간이 짧고 대량생산과 장기 보관이 어렵다는 한계가 있다.

최근 마이크로니들(MN)을 이용한 국소 약물전달 기술이 주목받고 있으나, 기존 MN은 생체적합성이 낮고 생체적합성이 높은 히알루론산 기반은 치료 효능이 제한적이다.

공동연구팀은 생체모방 개념을 적용, 줄기세포가 외부 자극에 반응해 엑소좀을 분비하는 생리기전에서 영감을 얻어 근적외선(NIR) 반응형 마이크로니들 플랫폼을 개발했다.

이 플랫폼은 히알루론산 기반 생분해성 니들층과 맥신 기반 광열 반응성 기판층으로 구성된 이중 구조로 설계됐다. 니들층에는 줄기세포 유래 나노베지클(NV)과 연어 정자 유래 DNA를 결합한 NV-DNA 복합체를 탑재, 기판층에는 근적외선을 흡수해 열을 발생시키는 맥신 기반 소재를 적용했다.

이렇게 개발한 마이크로니들 플랫폼은 근적외선을 쬐면 맥신이 열을 발생시켜 국소적으로 상처 부위 혈류를 개선하고 감염 원인균을 사멸시켜 2차 감염을 예방한다.

또 이 열 자극이 NV-DNA 복합체의 방출을 정밀하게 유도함으로써 약물방출 시점과 속도 제어가 가능함을 확인했다.

연구팀은 "이번 마이크로니들 플랫폼은 기존 약물전달 시스템의 비특이적 방출 문제를 극복하고 생체 환경 변화에 따라 반응하는 맞춤형 치료제로 작용할 수 있다"며 "향후 조직재생을 필요로 하는 차세대 세포모사 치료 기술로 발전할 수 있을 것"이라고 설명했다.

제1저자인 고희경 가톨릭대 박사과정생은 "실용화된다면 욕창, 화상, 관절염 등으로 확장을 기대할 수 있다"며 "대량생산 공정 표준화, 장기 안전성 검증, 광자극 장치의 임상적 적용성 확보가 실용화를 위한 주요 과제가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구의 성과는 재료과학 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 온라인 게재됐다.

jongseo12@news1.kr