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[사진 1. (왼쪽부터) 정형일 교수(교신저자), 최재병 석사과정생(1저자), Reto 박사(Topadur, 교신저자)]

 

생명공학과 정형일 교수 연구팀이 기존 유리체강 내 주사의 한계를 극복하고, 안구 후면부(Posterior Segment of the Eye, PSE)로 효과적으로 약물을 전달할 수 있는 마이크로니들 기반 신규 플랫폼 기술을 개발했다.

 

이번 연구 결과는 재료과학 및 생체재료 분야의 국제 저명 학술지 '바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials, IF 18)'에 ‘Suprachoroidal space-inducing hydrogel-forming microneedles(SI-HFMN): An innovative platform for drug delivery to the posterior segment of the eye’라는 제목으로 게재됐다.

 

정 교수팀이 개발한 기술은 생체적합성 하이드로겔 재료로 제작된 촛불(candlelit-shaped) 형상의 마이크로니들을 이용해, 삽입 후 조직 내에서 팽창하면서 맥락막위공간(Suprachoroidal Space, SCS)을 생성하고 탑재된 약물을 방출하는 방식이다. 이를 통해 기존 방법 대비 약물 전달 효율이 크게 향상됐으며, 후안부까지 약물을 효과적으로 전달할 수 있게 됐다.

[사진 2. SI-HFMN 삽입 후 맥락막위공간 생성 및 약물 방출 메커니즘 모식도]

 

연구팀은 생체 외(ex vivo) 돼지 안구 모델을 활용해 SI-HFMN 기술의 유효성을 검증했다. 형광 모델 약물을 적용한 결과, 삽입 부위에서 약물 역류 없이 지속적으로 방출되며 맥락막위공간을 통해 후안부까지 안정적으로 약물이 전달되는 것을 확인했다.

[사진 3. 돼지 안구 모델을 이용한 형광 약물 전달 경로 및 분포 분석 결과]

 

정형일 교수는 “이번 연구는 기존 주사 방식의 한계를 극복하고, 맥락막위공간을 이용해 안구 후면부로 안정적으로 약물을 전달할 수 있음을 입증한 혁신적 접근”이라며, “특히 SI-HFMN은 최소 침습적 방법을 통해 조직 손상을 최소화하면서도 약물 전달 효율과 안전성을 동시에 확보했다.”고 설명했다.

 

또한 촛불 형상의 특수 설계와 생체적합성 하이드로겔 기반의 SI-HFMN은 기존 중공형 마이크로니들에서 발생할 수 있는 약물 역류나 바늘 파손 문제를 근본적으로 해결했으며, 삽입 안정성도 크게 향상돼 시술 안전성을 높였다.

 

정 교수는 “SI-HFMN 플랫폼은 황반변성, 당뇨병성 망막병증 등 다양한 후안부 안구 질환 치료에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 향후 신경질환이나 염증성 질환 치료에도 확장 가능성이 크다.”고 전망했다.

 

한편, 이번 연구는 생명공학과와 스위스 신약개발 기업 토파도르(Topadur Pharma AG)가 공동으로 수행했으며, 보건복지부 보건의료기술연구개발사업의 지원을 받아 한국-스위스 국제공동연구로 진행됐다. 향후 스위스로부터 치료용 약물을 제공받아 약효 검증을 위한 추가 연구도 예정돼 있다.