극소량의 약물을 장기·주기적으로 전달할 수 있는 삽입·부착형 패치 개발저전력·초음파 감응 초분자 나노 소재 통한 고성능 의료용 소자 적용 가능성 제시
  • ▲ DGIST 에너지공학전공 박치영 교수(좌), 최경현 석박통합과정생(우).ⓒDGIST
    ▲ DGIST 에너지공학전공 박치영 교수(좌), 최경현 석박통합과정생(우).ⓒDGIST
    DGIST(총장 국양) 에너지공학전공 박치영 교수팀이 극소량의 약물의 장기적이고 주기적인 전달을 가능케 하는 초분자 복합체를 이용해 몸 속 주입형 젤과 피부 부착형 패치 개발에 성공했다. 

    30일 DGIST에 따르면 이번에 개발된 복합체는 저전력 및 초음파를 감응하는 나노 소재로 제작돼, 향후 고성능 의료용 소자로 활용될 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.

    신호에 반응해서 특정 약물을 정해진 양만큼 방출하게끔 하는 복합체를 개발하는 것은 스마트 약물 전달 시스템 연구에서 많은 관심을 받아왔다. 

    하지만 이러한 복합체는 합성이 복잡하고, 거기에 정제 과정까지 거쳐야 할 뿐만 아니라 다양한 자극에 감응해 정확한 양의 약물을 방출하도록 제작하는 데에 한계가 있어 개발에 어려움이 있었다. 

    이에 DGIST 에너지공학전공 박치영 교수팀은 탄닌산과 철이온의 배위 결합체가 단시간 내에 형성이 가능하다는 점을 이용해 복합체를 단시간 내에 제조하는데 성공했다. 

    박치영 교수팀은 2~50nm 사이의 구멍을 여러 개 갖는 물질인 ‘메조포러스 실리카 나노입자’에 약물을 담지(擔持) 시키고 여기에 배위 결합체를 코팅해 약물 방출을 제어할 수 있도록 했다.

    연구팀은 코팅된 나노입자가 전기 또는 초음파와 감응해 극소량의 약물을 선택적으로 방출할 수 있게 했으며, 이를 인체 내 삽입이 가능한 젤 형태 및 패치 형태로 제작했다. 

    그 결과, 연구팀은 복합체가 포함된 젤이나 패치가 초음파, 마찰전기와 같은 자극에 반응해 일정량의 약물을 방출하는 것이 가능한 것을 확인할 수 있었다.
  • ▲ 자극 감응형 기능성 나노입자 및 하이드로젤 활용 장면.ⓒDGIST
    ▲ 자극 감응형 기능성 나노입자 및 하이드로젤 활용 장면.ⓒDGIST
    게다가 개발된 복합체가 패치나 젤 형태로 삽입‧부착될 경우, 원격 또는 마찰전기와의 감응을 통해 약물의 방출량을 조절할 수 있다. 이는 배터리 없이 작동이 가능한 것을 의미해, 향후 웨어러블 소자 제작에 있어 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

    DGIST 에너지공학전공 박치영 교수는 “이번에 개발한 기술은 전기 신호, 초음파, 응력, 마찰전기 등에 정교하게 감응하며 장기간 적정량의 약물전달이 가능한 원천 기술이다”며 “다양한 부착형 패치 및 삽입형 젤 시스템에서도 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

    한편, 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원 사업과 나노 및 소재 기술개발사업 지원을 받아 수행됐으며, DGIST 에너지공학전공 박치영 교수의 기존 연구를 바탕으로 최경현 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구결과는 나노 재료 분야 국제 학술지인 ‘ACS NANO’에 9월 9일 온라인 게재됐다.