독사 어금니 모사한 붙이는 액상약물 전달패치 고안
독사 어금니 모사한 붙이는 액상약물 전달패치 고안
  • 안용찬 기자 ( aura3@thekbs.co.kr)
  • 승인 2019.10.28 17:45
  • 매거진 : 2019년 09월호
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[더케이뷰티사이언스]  배원규 교수(숭실대)·정훈의 교수(UNIST) 연구팀이 독사의 어금니(Fang)를 모사해 고분자 약물 등을 피부 안으로 빠르고(15초 이내) 효율적으로 전달할 수 있는 액상약물 전달패치를 고안해냈다.

피부 장벽(각질조직)을 뚫고 압력으로 약물을 밀어 넣는 기존 실린지 주사 대신 거부감이 적고 통증이 완화된 붙이는 패치형태의 액상 약물 전달방식을 제안한 것이다. 이 기술은 바로 화장품에도 적용 가능하다. 히알루론산, 비타민A, 다양한 천연추출물 등은 기존에 피부로 전달시킬 수 있는 기술이 실린지 주사기 밖에 없었지만 이 기술을 활용할 시 눈에 보이는 바늘 없이 유효성분을 피부로 전달 할 수 있다.

피부 침투를 위한 바늘과 액체를 밀어 넣기 위한 실린지가 결합된 실린지 주사기는 백 년이 지난 현재까지도 백신 등의 정량적 전달방법으로 사용되고 있다.

거부감과 통증을 줄일 마이크로니들(Microneedle) 패치가 고안되었으나, 액상약물이 대부분인 실정에서 효능에 영향을 미칠 수 있는 약물의 고체화 과정이 필요한 것이 단점이었다. 이에 연구진은 큰 압력 없이 가볍게 패치를 눌러 붙임으로써 수 초 내에 액상약물을 그대로 전달할 수 있는 방법을 제안했다.

결정적인 단서는 독을 밀어 넣는 압력기관이 없음에도 수 초만에 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.

실제 제작된 독사 어금니 모사 약물전달패치 사진.사진제공=숭실대학교.
실제 제작된 독사 어금니 모사 약물전달패치 사진. 사진제공=숭실대학교.

연구진은 반도체 공정을 이용하여 어금니 모사 구조체 100여개를 배열한 엄지 크기의 스탬프형 약물전달패치를 제작하고 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션 했다. 그 결과 머리카락 굵기 두세 배 길이의 어금니 모사 구조체 하나 하나가 각각 실린지 주사기와 같은 기능을 하는 것을 확인했다. 나아가 마우스 및 기니피그 모델에 해당 패치를 부착하여 특별한 외력 없이 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 의의를 설명했다.

교육부 기초연구사업(기본연구)의 지원으로 수행된 이 성과는 국제학술지 ‘사이언스(Science)’ 자매지 ‘사이언스 트랜스레이셔널 메디슨(Science Translational Medicine)’ 8월 1일(한국시간)자 표지에 게재됐다. 논문명은 ‘Snake fang–inspired stamping patch for transdermal delivery of liquid formulations’이다.


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