이번 성과는 저명한 국제학술지 '사이언스(Science)' 자매지 '사이언스 트랜스레이셔널 메디슨'은 1일(한국 시간) 자에 논문명 'Snake fang–inspired stamping patch for transdermal delivery of liquid formulations'으로 표지에 게재됐다. 

피부에 꽂는 실린지 주사기가 나온 지 100년이 지난 현재까지도 몸에 각종 약물 주입 방법으로 사용되고 있다. 또한 거부감과 통증을 줄일 미세 바늘(microneedle) 패치가 고안됐지만, 액상 약물의 고체화 과정이 필요한 것이 단점이었다.

이번에 연구진이 개발한 방법은 큰 압력 없이 가볍게 패치를 눌러 붙임으로써 수 초 내에 액상약물을 그대로 전달할 방법이다.

결정적인 단서는 독뱀이 독을 밀어 넣는 압력기관이 없음에도 수 초 만에 먹이의 피부 안쪽으로 독을 전달하는 뒷어금니독사(Rear-fanged Snake)에서 얻었다.

아주 미세한 홈(groove)이 있는 어금니가 피부 표면에 아주 미세한 홈을 만들고 그 홈을 따라 모세관 현상에 의해 아무런 외력 없이 독이 침투하는 원리를 이용한 것이다.

연구진은 반도체 공정을 이용하여 어금니 모사 구조체 100여개를 배열한 엄지 크기의 스탬프형 약물전달패치를 제작하고 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션했다. 그 결과 머리카락 굵기 두세 배 길이의 어금니 모사 구조체 하나하나가 각각 실린지 주사기와 같은 기능을 하는 것을 확인했다.

마우스 및 기니피그 모델에 해당 패치를 부착해 실험한 결과 특별한 외부 힘이 없어도 5초 만에 백신 및 유효성분이 전달되는 것을 확인했다.

배원규 교수는 "자연모사공학의 문제해결기법을 이용해 기존 실린지 주사기의 장점인 액체약물을 그대로 전달하면서도 큰 바늘과 높은 압력으로부터 기인하는 거부감이나 통증을 극복한 것“이라고 설명했다.

KPI뉴스 / 김들풀 itnews@kpinews.kr