POSTECH, 홍합접착소재 기반 접착성 마이크로입자 개발
식도 질환 치료 효과적···음식 흐르는 기관서 일주일 이상 유지
POSTECH(총장 김무환·포항공과대학교)은 차형준 화학공학과 교수·조윤기 경북대 의생명융합공학과 교수 공동연구팀이 홍합접착단백질과 자기장 감응성이 더해진 마이크로입자를 개발했다고 29일 밝혔다.
☞자기장 감응성: 외부자기장에 반응하여 자기장 방향으로 이동하는 성질을 의미한다.
식도는 연동운동을 통해 물과 음식물을 위(胃)로 빠르게 흘려보내는 통로기관이다. 때문에 식도질환이 발생하면 병변 부위의 약물치료가 어렵다. 유체역학적 전단력과 항력에 의해 약물이 조직에서 오랫동안 버티지 못해서다.
☞전단력: 크기가 같고 방향이 서로 반대되는 힘들이 어떤 물체에 대해 동시에 작용할 때, 대상 물체 내에서 면을 따라 평행하게 작용하는 힘이다.
☞항력: 물체가 흐르는 유체 안에서 운동하거나 정지해 있을 때 유체에 의해 받는 저항력이다.
기존 자기장 감응성 약물전달 시스템은 목표 부위로 약물을 전달한 후 자기장을 제거하면 유체가 흐르는 체내 환경에서 사라지기 쉽다는 한계를 가졌다.
공동연구팀은 마이크로입자 내부에 산화철을 담아 이를 보완했다. 마이크로입자는 식도 등 빠른 유체가 흐르는 통로기관에서 자기장에 의해 병변 부위에 국소적으로 전달된다. 이후 홍합접착단백질이 갖는 강한 수중 접착력 덕분에 자기장을 제거하고도 병변 부위에 입자가 장기적으로 부착된다.
연구 결과 자기장 유무에 따라 전달효율이 5배 이상 차이가 난 것으로 확인됐다. 자기장 제거 후에도 전달 부위에서 일주일 이상 효과를 유지했다. 적은 약물량과 투여 횟수로도 식도질환 환자에게 우수한 치료 효과를 보일 수 있다. 마이크로입자는 산화철 특성상 MRI(자기공명영상법)로 입자 위치를 실시간으로 확인할 수 있다.
공동연구팀은 마이크로입자의 우수한 생체적합성에 더해 암 치료에 널리 사용되는 화학요법 약물인 독소루비신을 내부에 담아 암세포의 사멸율을 약 84%까지 올리는 등 높은 항암 치료 효능을 검증했다.
차형준 교수는 "이번에 개발한 약물전달용 마이크로입자는 식도뿐만 아니라 장과 같이 빠른 유체의 흐름을 수반하는 장기에 발생한 질병을 치료할 때 폭넓게 활용될 수 있다"고 말했다.
연구 결과는 재료과학 분야 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'의 표지논문으로 최근 게재됐다.
이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 중견연구사업과 우수신진연구사업, 보건복지부가 지원하는 보건의료기술개발사업 일환으로 수행됐다.
이동민 수습기자 dongmin1535@HelloDD.com
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