"주사보다 편리, 먹는 약보다 빨라"…스마트 약물전달시스템 개발

박치영 DGIST 교수팀 '극소량 약물 장기간 주기적 전달하는 초분자 복합체 개발''

탄닌산-철이온 배위 결합체를 이용한 기능성 나노입자 및 하이드로젤 방출 모식도. 약물이 담지된 기능성 나노입자에 탄닌산-철이온 배위 결합체를 단시간 내로 코팅하여 지속적인 약물 방출을 방지하고 전기 및 초음파에 선택적으로 감응할 수 있다. 제조된 나노입자는 하이드로젤 매트릭스와 융합하여 전기, 초음파, 마찰전기에 감응하여 방출할 수 있음을 보여주고 있다. 제공=DGIST

[아시아경제 김봉수 기자] 몸에 주입하거나 피부에 붙여 극소량의 약물을 장기적이고 주기적으로 전달하게 하는 스마트약물전달시스템이 개발됐다. 주사나 먹는 약보다 훨씬 편리하고 정밀한 환자 맞춤형 약물 활용이 가능해질 전망이다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 박치영 에너지공학전공 교수팀이 극소량의 약물의 장기적이고 주기적인 전달을 가능케 하는 초분자 복합체를 이용해 몸 속 주입형 젤과 피부 부착형 패치 개발에 성공했다고 30일 밝혔다. 이번에 개발된 복합체는 저전력 및 초음파를 감응하는 나노 소재로 제작돼, 향후 고성능 의료용 소자로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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 한다. 다양한 자극에 감응해 정확한 양의 약물을 방출하도록 제작하는 데에 한계가 있어 개발에 어려움이 있어왔다.

연구팀은 탄닌산과 철이온의 배위 결합체가 단시간 내에 형성이 가능하다는 점을 이용해 복합체를 단시간 내에 제조하는데 성공했다. 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.

또 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 복합체가 포함된 젤이나 패치가 초음파, 마찰전기와 같은 자극에 반응해 일정량의 약물을 방출하는 것이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 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.

박 교수는 "이번에 개발한 기술은 전기 신호, 초음파, 응력, 마찰전기 등에 정교하게 감응하며 장기간 적정량의 약물전달이 가능한 원천 기술"이라며 "다양한 부착형 패치 및 삽입형 젤 시스템에서도 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 나노 재료 분야 국제 학술지인 ‘ACS NANO’에 지난 9월9일 온라인 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr