“통증없이 약물전달” 기계硏, 나노섬유 ‘마이크로 니들’ 최초 개발

전소희(오른쪽) 한국기계연구원 책임연구원이 마이크로 니들 샘플을 보며 연구팀과 논의하고 있다.[한국기계연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 벌침이 피부에 찔러 들어가는 원리를 모사, 통증없이 약물을 전달하는 기술 개발에 성공했다. 나노섬유 마이크로 니들을 세계 최초 개발에 성공했다.

국가과학기술연구회(NST) 산하 한국기계연구원 전소희 책임연구원은 중앙대학교, 국립한밭대학교, 국방과학연구소 연구진과의 공동연구를 통해 ‘벌침 모사형 유연 웹(Web) 마이크로 니들’을 개발했다고 22일 밝혔다.

마이크로니들은 백신 등의 약물을 통증 없이 피부로 전달하기 위해 개발돼 왔다. 지금까지 개발된 마이크로니들은 딱딱한 고체형태로 피부 부착시간이 1시간 이내로 제한돼 수십 시간 동안 지속적으로 체내에 전달해야 하는 약물에는 적용이 어려웠다. 기계연 공동연구팀은 수일간 통증없이 부착이 가능한 벌침 모사형 유연 나노섬유 마이크로 니들을 개발해 이러한 한계를 획기적으로 개선했다.

개발한 유연 나노섬유 마이크로 니들은 수일간의 서방형 약물전달이 가능하면서도 통증이 없고 착용감이 매우 우수하다. 개발한 마이크로 니들에 화학무기 대응 및 중추신경계 질환 치료 약물을 탑재하여 동물실험을 수행한 결과, 수일간의 서방형 약물전달이 가능함을 성공적으로 확인했다.

이번 연구결과가 게재된 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머테리얼스’ 표지.[한국기계연구원 제공]

연구팀은 전기방사 공정 시 발생하는 정전기력을 수집용 금속 마이크로 니들 표면에 집중시켜, 전기방사 나노섬유가 금속 마이크로 니들 표면에 형성되도록 했다. 이 나노섬유 마이크로 니들이 코팅된 금속 마이크로니들을 피부에 붙인 후 즉시, 금속 마이크로 니들을 제거하면, 벌침이 피부에 찔러 들어가 고정되는 원리와 같이 나노섬유 마이크로 니들만 피부 내에 고정되어 지속적 약물 전달을 가능하게 한다.

또한 유연성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고, 내부에 형성된 나노~마이크로 크기의 미세 다공구조로 우수한 통기성을 확보해 장시간 부착에 따른 피부 발진을 현저히 줄일 수 있다.

전소희 책임연구원은 “이번 연구성과를 통해 화학·생물무기 대응 국방체계는 물론 고령화 질환, 유전 질환, 환경성 질환 등 다양한 민간 질병 치료 분야의 지속적이고 효과적인 질환 관리에 대한 잠재력을 확인했다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 재료·나노과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머테리얼스’에 표지논문으로 선정돼 게재됐다.