성균관대학교(총장 유지범) 화학공학/고분자공학부 방창현 교수 연구팀은 문어 빨판을 닮은 인공흡착 컵들의 국소적인 음압*이 피부 각질층 구조 변형을 유도하여 약물전달을 촉진하는 효능을 확인하고, 이를 기반으로 간단히 부착이 가능한 저자극 비침습 경피약물전달 커핑 점착 패치를 개발하였다. 이를 이용하여 약학과 김기현 교수연구팀과 공동으로 천연물(말톨*)을 이용하여 아토피 질환 동물 모델에 적용해 효과적 약물 전달 및 아토피 치료 가능성을 확인했다.

피부를 통해 약물을 전달하는 방법은 사용이 간편하고 국부적으로 약물을 전달할 수 있다는 장점이 있지만 외부 물질로부터 인체를 보호하는 역할인 피부 조직, 특히 밀도 높은 각질층의 구조적 특성에 의해 전달효율에 한계가 있었다.

본 연구는 방창현 교수 연구팀에서 2017년 네이처 지에 보고한 돌기를 갖는 인공문어 빨판을 굴곡진 피부에 적용하기 적합하도록 컵의 형태와 소재를 획기적으로 개선하여 작은 힘으로 다양한 움직임과 거칠고 습한 피부에 안정적인 점착이 가능하고 피부음압자극으로 효과적인 약물 전달이 가능한 경피약물전달 커핑 점착 패치를 개발한 것이다. 연구팀이 개발한 커핑 패치는 패치를 적용하는 것 외에 별도의 전원장치나 부가 장비를 필요로 하지 않아 경제성과 사용성이 크게 향상되었다.

피부에 적용한 패치의 영향을 투과전자현미경을 통해 분석한 결과, 음압에 의해 피부 각질층 간의 미세한 공간이 발생하는 것을 관찰하였고 다양한 피부에 적용하였을 때 약물의 전달 깊이가 적용 부위에 균일하게 효과적으로 증가함을 확인하였다.

이외에도 레티놀, 히알루론산 등 다양한 분자량과 성질을 가진 약물 및 유효물질들과 패치를 함께 적용했을 때도 효과적인 전달율을 확인할 수 있었으며, 다양한 피부 모델(돼지 피부, 인공 피부, 인체 피부)에서도 촉진 효과가 유지되었다.

연구팀은 성균관대학교 약학과 김기현 교수팀과의 공동연구를 통해 천연 활성물질(말톨)이 탑재된 경피약물전달 커핑 점착 패치를 아토피 피부염을 유도한 동물모델에 적용하였고 그 결과 기존의 면역조절 아토피 피부염 치료제 도포 방식 대비 향상된 치료 효과를 보여주었다.

연구팀은 “복잡한 추가 장비 없이 저자극 비침습적으로 피부 부착을 통한 효과적인 약물전달을 가능하게 하는 본 패치 기술은 화장품, 나아가 의약품으로까지 확장될 수 있으며 새로운 개념의 경피약물전달 시스템 원천 기술을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다. 연구결과는 현재 성균관대학교 교내 창업기업인 (주)미메틱스에 기술이전을 완료되어 제품화가 진행 중이다.

본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업과 보건복지부 피부과학 응용소재 선도 기술 개발 사업의 지원으로 수행되었다. 연구팀의 이번 연구의 성과는 국제학술지 ACS Nano(IF: 17.1)에 지난 1월 22일 온라인 게재되었고, 저널 커버로 선정되었다.

이번 연구는 한국과학기술연구원 천연물 연구소 김수남 박사, 성균관대학교 김진웅 교수, 포항공과대학 이기라 교수 등이 공동으로 참여하였다.

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