"패치 붙여 약물 전달한다" 붙이는 하이드로겔 테이프 개발

2019.09.18 15:18
조승우(왼쪽) 연세대 생명공학과 교수와 최동훈(오른쪽) 연세대의대 교수 공동연구팀이 줄기세포나 약물을 조직 표면에 간편히 붙여 전달하는 하이드로겔 테이프를 개발했다. 한국연구재단 제공
조승우(왼쪽) 연세대 생명공학과 교수와 최동훈(오른쪽) 연세대의대 교수 공동연구팀이 줄기세포나 약물을 조직 표면에 간편히 붙여 전달하는 하이드로겔 테이프를 개발했다. 한국연구재단 제공

국내 연구팀이 주사를 대체할 피부에 붙이는 약물 테이프를 개발하는데 성공했다. 일반 테이프와 유사한 형태로 간편하게 붙이면 약물 효과가 나타나 장기적으로 주사를 대체할 새로운 치료방법으로 주목된다. 


조승우 연세대 생명공학과 교수와 최동훈 연세대 의대 교수 공동연구팀은 줄기세포나 약물을 조직 표면에 간편히 붙여 전달하는 하이드로겔 테이프를 개발했다고 18일 밝혔다.


일반적으로 세포 이식 및 약물 투여는 외과적으로 손상된 조직에 직접 주사하는 방법 혹은 혈관 주사를 통한 방법이 주로 행해진다. 이런 방식은 세포의 낮은 생착률 및 생존률, 약물의 빠른 분해 및 확산으로 인한 짧은 체류 시간과 같은 문제점이 있어 그 효과가 떨어진다. 효과적 치료를 위해선 많은 양의 약물을 주입하거나 주사횟수를 늘려야한다. 장기 또는 혈관에 직접 주사하는 방식은 조직 손상 및 출혈과 같은 부작용도 있다. 


최근 하이드로겔을 이용한 세포 이식 및 약물 전달 연구가 진행되고 있다. 하이드로겔은 수분 함유량이 90%이상이며 젤리와 같은 특성을 지닌 제형이다. 하이드로젤 용액에 세포 및 약물을 탑재해 젤 형성을 유도하면서 주입하는 방식이다. 하지만 하이드로겔을 다루는 사용자의 숙련도에 따라 효과가 달라지고 물성 및 조직 접착력이 생체 내에서 장기간 유지되기에 부족하다. 

 

연구팀은 이식한 간 오가노이드가 간 조직의 일부로 생착될 수 있음을 확인했다. 한국연구재단 제공
연구팀은 이식한 간 오가노이드가 간 조직의 일부로 생착될 수 있음을 확인했다. 한국연구재단 제공

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 홍합이나 멍게 같은 해양생물의 수중 접착력에 주목했다. 홍합이나 멍게는 수중에서도 강력한 접착력을 보여주는데 이는 페놀 유도체 구조에서 비롯된다. 연구팀은 이 구조를 모사해 하이드로겔의 접착력을 높였다. 연구팀이 개발한 이 패치는 이식하거나 주사하는 대신 테이프처럼 붙이는 방식이다. 


연구팀은 실제 심근경색을 겪고 있는 실험쥐의 손상된 심장 표면에 하이드로겔 패치를 붙이고 그 위에 줄기세포를 분사해 하이드로겔 패치 내부에 흡수되도록 했다. 그 결과 심박출률과 같은 심장기능이 개선됐고 심근비대증이 완화됐으며 심혈관 조직의 재생도 돕는 것으로 나타났다. 또 상처재생효과가 있는 혈관유도성장인자와 같은 유용단백질 전달효과도 확인됐다. 쥐를 대상으로 실험한 결과 실자가치유가 힘들었던 상처부위가 빠르게 회복됐다. 


개발한 패치를 이용해 생쥐에서 간, 소장, 위 등 다양한 오가노이드를 원하는 위치에 부착시킬 수 있다는게 연구팀의 설명이다. 오가노이드는 실제 인체 조직과 구조적, 기능적으로 유사한 장기 유사체다.


조 교수는 “세포와 약물을 전달하던 기존 방식의 단점을 극복하고 하이드로겔 테이프를 이용해 줄기세포 및 약물을 손쉽고 편리하게 질환 부위에 안전하고 효과적으로 전달하는 방법”이라며 “상용화 가능성이 크다”고 말했다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 지난 2일자에 발표됐다.
 

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