‘나노마이크로 DNA 니들패치’ 기술로 기능성화장품 개발 추진
‘나노마이크로 DNA 니들패치’ 기술로 기능성화장품 개발 추진
  • 안용찬 ( aura3@thekbs.co.kr)
  • 승인 2018.07.31 20:37
  • 매거진 : 2019년 01월호
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나노마이크로 DNA 니들 패치의 DNA 및 약물을 포함한 유효물질 체내 전달 원리
나노마이크로 DNA 니들 패치의 DNA 및 약물을 포함한 유효물질 체내 전달 원리

 

세계 최초로 DNA를 소재로 사용해 피부 안으로 유효한 약물을 전달하는 ‘나노마이크로 DNA 니들패치 기술’로 기능성화장품, 바이오 의약품 등을 개발한다. 이 기술은 3차원 나노패터닝기술로 만든 미세한 크기의 DNA 니들을 피부에 부착해 약물을 포함한 유효물질을 흡수시킬 수 있다.

한국기계연구원 정준호 박사 연구팀이 개발한 ‘나노 마이크로 DNA 니들 패치’ 상용화를 위해 연구소기업인 ‘에이디엠바이오사이언스(대표 윤석민)’의 설립을 지난 7월 17일 인가했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민)는 최근 밝혔다.

연구소기업은 공공연구기관의 기술을 직접 사업화하기 위해 자본금 20% 이상을 출자해 연구개발특구 내에 설립하는 기업이다. 정준호 박사 연구팀은 지난 2017년 8월 네이처 사이언티픽 리포트에 ‘연어 DNA 나노마이크로 스케일 구조체기반 약물전달 시스템(Drug-Delivery System Based on Salmon DNA Nano- and Micro-Scale Structures)’을 발표한 후, 1년간 제조설비 구축을 포함한 사업화 준비단계를 거쳐 연구소기업을 설립했다.

이 논문은 ‘2017년 사이언티픽 리포트에서 출간된 화학분야 5000편 이상의 논문 중 가장 많이 읽힌 100편의 논문 선정된 바 있다. 지금까지 히알루론산, 폴리비닐피롤리돈 등의 소재를 사용한 마이크로니들 패치들이 개발되었지만, 체내 전달 소재의 안전성 검증, 약물 투여량 정밀 제어기술 확보 등이 부족해 의약품 임상시험 단계를 최종 통과한 사례는 아직 없다.

반면, 이 연구팀은 이미 세포조직 재생 등 미용과 의료분야에서 널리 사용되고 있는 DNA 소재를 사용한 독자적인 나노마이크로 3차원 패터닝기술을 활용해, 정확한 양의 유효물질을 체내로 전달할 수 있는 나노마이크로 크기의 니들을 대량으로 만드는데 성공했다.

나노마이크로 DNA 니들을 피부에 부착하면 10분 이내 피부 속 수분으로 니들이 녹으면서 DNA와 함께 유효물질이 체내에 흡수되어 기존의 주사제 방식보다 통증이 없으면서 안전해 사용자의 편의성을 획기적으로 개선할 것으로 전망된다.

또한, 나노마이크로 DNA 니들 제작이 상온에서 이루어지고 별도의 화학적 공정이 필요 없기 때문에 DNA와 니들에 포함된 유효물질의 화학적 변형 또는 손상이 없어 체내 전달 시 안전성이 높다는 장점도 있다.

에이디엠바이오사이언스는 한국기계연구원 나노융합산업진흥센터의 기업위성랩으로 입주해 월 20만 개의 제품 생산이 가능한 제조시설을 구축했으며, 앞으로 다양한 니들 패치 제품 개발 및 관련 업계와 협업을 통한 세계 시장 진출도 모색할 방침이다.

정준호 박사는 “선진국의 경우 마이크로 니들을 적용한 백신 기술은 임상 2상 단계가 진행 중이지만, 최종 제품화를 위해 해결해야 할 문제가 산적해있다”며 “DNA 소재를 채택함으로서 기존 제품들의 문제를 해결하고 조기 실용화에 성공해 국민들의 건강한 삶에 기여하겠다”라고 밝혔다. 이 기술은 과학기술정보통신부의 글로벌 프론티어사업(파동에너지극한제어연구단(단장 이학주))과 산업통상자원부(장관 백운규)의 산업핵심기술개발사업(나노융합분야)의 지원을 받아 개발됐다.

나노마이크로 DNA 니들 패치의 DNA 및 약물을 포함한 유효물질 체내 전달 원리
나노마이크로 DNA 니들 패치의 DNA 및 약물을 포함한 유효물질 체내 전달 원리

 

■나노마이크로 DNA 니들 패치 개발 배경 및 개념

◆개발배경

ㅇ 일반적으로 의약품과 화장품은 효과를 나타내는 유효물질의 체내 전달은 피부도포, 피하주사, 정맥주사, 경구투여 등의 방법을 사용한다. 사용방법은 약물의 특성에 따라 주로 결정된다. 주사제의 경우 유효물질이 약물의 특성에 따라 경구 혹은 피부 흡수로 사용할 수 없는 약물들에 사용되고 있다. 약물의 직접 주입으로 경구 투여나 피부 흡수보다 효과가 빠르게 나타나는 특징이 있지만, 환자의 통증, 거부감 등의 불편함이 뒤따르고 있다.

ㅇ 마이크로 니들패치는 이러한 주사제의 불편함과 거부감을 줄여주는 동시에 높은 효과를 얻을 수 있는 전달 수단이다. 이런 장점을 이용하여 화장품 분야에서는 피부미용, 주름개선의 효과를 위해 기능성 소재를 탑재해 사용할 수 있으며, 의약품 분야에서는 백신, 인슐린, 바이오의약품의 소재 등을 탑재해 적용할 수 있다.

ㅇ 해외의 경우 미국, 유럽, 호주 등에서는 이미 마이크로니들 기술을 적용한 백신이나 경피약물전달시스템 등이 임상 2상까지 개발 진행 중이다. 하지만 의약품으로 최종허가를 받기 쉽지 않은 복합소재를 사용하거나, 정확한 양의 약물을 니들에 탑재하기 어렵다는 단점을 갖고 있다.

ㅇ 마이크로니들패치 제품의 의약품 임상 통과를 위해서는 니들 소재가 체내 전달 시 안전성이 검증되어야 하며, 제조단계에서 니들에 포함된 유효성분의 변형 또는 손상이 없으면서도 체내 투여량을 정확하게 조절할 수 있는 기술이 개발되어야만 가능하다.

◆정의

ㅇ 나노마이크로 DNA 니들 패치기술은 3차원 나노패터닝기술로 미세 크기의 DNA 니들을 형성하고 피부에 부착함으로써 통증없이 유효 물질을 흡수시키는 기술을 말한다.

ㅇ 나노마이크로 DNA 니들 패치를 피부에 부착 시 10분 이내에 피부 내 수분에 의해 녹는 용해성 초미세 니들 기술로, 기존의 주사제 방식보다 안전하고 소비자 편의성을 대폭 증대시킬 수 있다.

◆작용원리

ㅇ 나노마이크로 DNA 니들의 기본 소재인 DNA에 특별한 효과를 줄 수 있는 약물을 포함한 유효물질을 추가 탑재하여 피부에 부착하면 니들이 피부의 각질층을 뚫고 들어가 피부 안쪽에서 융해됨에 따라 탑재된 유효물질이 DNA와 함께 체내로 흡수되는 효과가 나타난다.

◆특징

ㅇ 현재 시판되고 있는 마이크로니들의 기본소재로 생분해성 고분자 소재인 히알루론산(hyaluronic acid) 또는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone)을 주로 사용하는데 반하여, 본 연구팀에서 개발한 나노마이크로 DNA 니들 패치는 DNA를 니들의 주성분으로 사용하고 있다. 체내 부작용이 거의 없고 조직회복 기능을 갖고 있는 DNA로 제작한 나노마이크로 크기의 니들에 약물을 포함한 유효물질의 정량 탑재가 가능하다는 것이 주요 특징이다.

ㅇ DNA는 이미 피부재생 기능성 화장품의 주성분 및 세포조직 재생 목적의 의약품 주사제성분으로 사용되고 있기 때문에 화장품분야에서는 즉시 상용화가 가능하고, 의약품 분야에서도 추가적인 개발 과정을 단순화 할 수 있는 장점이 있다.

ㅇ 나노마이크로 니들 DNA 패치 제조과정은 상온에서 이루어지고 어떠한 화학적 공정이 포함되지 않아서 니들에 포함시키고자 하는 유효성분의 변형 또는 손상 가능성이 거의 없으며, 체내로 투여하고자 하는 약물의 양을 정확하게 조절되도록 설계된 것이 가장 큰 장점이다.

◆제품화 사업분야

ㅇ 의약품 백신 나노마이크로 DNA 니들 패치

ㅇ 바이오의약품 나노마이크로 DNA 니들 패치

ㅇ 기능성화장품 나노마이크로 DNA 니들 패치(미백, 주름 개선 등)


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