통증 없는 장기 부착 약물전달, 벌침 구조에서 해답

[이한영 기자]

공동 연구팀 논문이 게재된 학술지 전면 표지논문 이미지

피부에 닿는 순간 존재를 느끼지 못할 정도의 얇은 구조가, 수일 동안 약물을 전달하는 역할을 해낸다.

국립한밭대학교와 한국기계연구원, 중앙대학교, 국방과학연구소 연구진이 공동으로 개발한 '벌침 모사형 유연 웹 마이크로 니들'은 기존 약물 전달 방식의 한계를 구조 설계로 돌파했다.

왼쪽부터 국립한밭대학교 하지환 교수, 한국기계연구원 전소희 책임연구원, 중앙대학교 약학대학 강원구 교수

연구의 핵심은 벌침이 피부에 박힌 뒤 쉽게 빠지지 않는 구조적 원리를 섬유 기반 마이크로 니들에 적용한 점이다. 연구진은 전기방사 공정 과정에서 발생하는 정전기력을 금속 마이크로 니들에 정밀하게 제어해, 방사된 섬유가 니들 표면에 응집되도록 공정을 설계했다.

이 과정에서 섬유는 금속 니들 상단에서부터 차곡차곡 쌓이며 방사형 구조를 형성했다. 그 결과 벌침과 유사한 형상이 구현됐고, 섬유 재질임에도 피부 안쪽에 안정적으로 정박하는 마이크로 니들이 완성됐다.

공동 연구팀 웨어러블 마이크로 니들 개발 연구개요도

개발된 마이크로 니들은 유연성이 뛰어나 장시간 부착해도 통증이나 이물감이 거의 발생하지 않는다. 나노에서 마이크로 수준의 다공 구조를 내부에 형성해 통기성을 확보했고, 이로 인해 장기 착용 때 나타나기 쉬운 피부 발진도 현저히 줄였다.

연구팀은 해당 마이크로 니들에 중추신경계 표적 약물을 탑재해 동물 실험을 진행했다. 실험 결과, 약물이 수일간 안정적으로 방출되며 치료 효과가 유지되는 서방형 전달이 확인됐다. 피부 자극 없이 지속적인 약물 공급이 가능하다는 점이 실험을 통해 검증된 셈이다.

공동 연구팀 웨어러블 마이크로 니들 제작 및 약물전달 연구결과

이 기술은 국방 분야의 화학·생물 위협 대응 체계뿐 아니라, 고령화 질환과 유전 질환, 환경성 질환 등 장기 관리가 필요한 의료 영역에서도 활용 가능성이 크다. 반복 투약 부담을 줄이면서도 치료 효율을 유지할 수 있다는 점에서 적용 범위가 넓다.

기계공학과 하지환 교수는 "분자의 구성이나 약물 성분을 바꾸지 않고 구조 설계만으로 착용성과 지속성을 동시에 확보했다는 점에 의미가 있다"며 "일상 속에서 자연스럽게 치료가 이뤄지는 기술로 확장될 수 있는 출발점"이라고 설명했다.

이번 연구는 국제 재료·나노과학 분야 학술지 '어드밴스드 헬스케어 머테리얼스'에 게재됐으며, 전면 표지 논문으로 선정됐다. 연구는 방위사업청 재원을 기반으로 한 국방과학연구소 지원을 받아 수행됐다. /대전=이한영기자

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