주사 대신 '파스처럼' 붙인다
주사 대신 '파스처럼' 붙인다
  • 함예솔
  • 승인 2019.09.18 12:25
  • 조회수 2306
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주사대신 파스처럼 간편히 붙이기만 하면 약물이 스며드는 하이드로젤 테이프가 개발됐습니다. 연세대학교 조승우 교수와 신지수 박사, 연세의료원 최동훈 교수 연구팀은 홍합이나 멍게 같은 해양생물의 수중 접착력을 모사한 하이드로젤 테이프를 개발했는데요. 이 연구는 <Advanced Functional Materials>에 게재됐습니다. 

 

주사 대신 붙이자

 

일반적으로 세포 이식이나 약물 투여는 손상된 조직에 직접 주사하거나 혈관 주사를 통한 방법을 이용했습니다. 하지만 이러한 방식은 세포의 생착률과 생존율이 낮을 뿐만아니라 약물의 빠른 분해와 확산으로 인한 짧은 체류 시간 등이 문제였습니다. 따라서 효과적인 치료를 위해서는 많은 수의 세포와 많은 양의 약물주입이 필요했습니다. 또, 주입 빈도 역시 높아질 수밖에 없었습니다.  

히알루론산 기반 패치형 하이드로젤 테이프 개발 및 응용 모식도. 출처: 한국연구재단
히알루론산 기반 패치형 하이드로젤 테이프 개발 및 응용 모식도. 출처: 한국연구재단

개발된 하이드로젤 패치 테이프는 히알루론산 기반의 하이드로젤을 재료로 사용했는데요. 하이드로젤은 수분 함유량이 90% 이상이며 젤리 같은 제형이라 컨택트렌즈, 마스크팩 등에 주로 사용됩니다. 특히 이번에 개발된 테이프는 동결건조된 제형이기 때문에 별도의 처리없이 기성품처럼 간편히 사용할 수 있어 기능성과 편의성을 크게 향상시켰습니다.

 

페놀 유도체 성분에서 비롯된  우수한 접착력과 탄력성을 보이며 하이드로젤 패치 내부에 형성된 나노섬유구조가 세포의 생착을 돕습니다. 그 결과 약물 전달 효율이 높아졌습니다. 또한 크기나 모양에 제한이 없어 넓은 면적의 손상부위에도 붙일 수 있고 손상된 부위의 형태에 맞게 잘라 쓸 수 있습니다. 따라서 화상이나 창상 등으로 인한 커다란 손상 부위에도 효율적인 세포 이식과 약물 전달이 가능했습니다. 

 

잘 붙고, 흡수도 잘 되고

하이드로젤 테이프를 활용한 줄기세포 및 약물 전달. 출처: 한국연구재단
하이드로젤 테이프를 활용한 줄기세포 및 약물 전달. 출처: 한국연구재단

실제로 연구진은 심근경색 소동물 모델, 랫트(Rat)의 손상된 심장 표면에 히알루론산 하이드로젤 패치를 테이프처럼 붙이고 그 위에 줄기세포를 분사해 패치 내부에 흡수되도록 했습니다. 그 결과 심박출률 같은 심장 기능이 개선됐고 심근비대증이 완화됐으며 심혈관 조직의 재생도 돕는 것을 확인했습니다.

 

이밖에 유용단백질 전달 효과도 확인했습니다. 재생 효과가 있어 상처 지료에 사용되는 혈관유도성장인자를 탑재한 하이드로젤 패치 테이프를 생쥐의 창상 부위에 적용했습니다. 그 결과 자가 치유가 힘들 정도로 컸던 창상 부위가 빠르게 회복했습니다. 

 

손쉽고 안전하게 이식 가능해져

하이드로젤 테이프를 이용한 간편하고 효과적인 오가노이드 이식. 출처: 한국연구재단
하이드로젤 테이프를 이용한 간편하고 효과적인 오가노이드 이식. 출처: 한국연구재단

오가노이드는 실제 인체조직과 구조적, 기능적으로 유사한 장기 유사체입니다. 오가노이드나 미니장기는 약물 스크리닝이나 질병 모델링을 통해 신약 개발에 활용 가능성이 높은데요. 차세대 세포 치료제로 기대를 모으고 있지만 마땅한 이식 기술이 없는 실정이었습니다.

 

그런데 이번에 개발된 테이프를 이용해 생쥐의 간, 소장, 위 등 다양한 오가노이드를 원하는 위치에 손쉽고 안전하며 효율적으로 이식할 수 있었습니다. 이식된 오가노이드는 조직에 안정적으로 부착돼 조직 내로 생착됐습니다. 

조승우 교수. 출처: 한국연구재단
조승우 교수. 출처: 한국연구재단

 

 

"세포와 약물을 전달하던 기존 방식의 단점을 극복하고 하이드로젤 테이프를 이용해 줄기세포와 약물을  질환 부위에 안전하고 효과적으로 전달하는 방법입니다. 따라서 상용화 가능성이 큽니다" 

-조승우 교수-

 

 

 

 


##참고자료##

 


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