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Technology 나노기술동향
□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 조승우 교수, 신지수 박사(연세대)와 최동훈 교수(연세의료원) 연구팀이 줄기세포나 약물을 조직 표면에 간편히 붙여 전달하는 하이드로젤* 테이프를 개발했다고 밝혔다. 개발된 테이프는 동결건조된 제형으로 별도의 처리 없이 기성품(ready-to-use tissue tape)처럼 간편하게 사용할 수 있도록 했다.
※ 하이드로젤 : 수분 함유량이 90% 이상이며 젤리와 같은 특성을 지닌 제형으로 미용을 위한 팩이나 컨택트렌즈, 상처 치유를 위한 드레싱 등에 널리 쓰인다.
ㅇ 이식하거나 주사하는 대신 테이프처럼 붙이는 방식으로 줄기세포 등을 전달하면 조직에 미치는 영향을 줄일 수 있는 한편 사용자의 편의성을 크게 높일 수 있다.
□ 연구팀은 홍합이나 멍게 같은 해양생물의 수중 접착력을 모사한 히알루론산* 기반 하이드로젤을 기존 주사제 제형에서 붙이는 패치 제형으로 변형, 기능성과 편의성을 크게 향상시켰다.
※ 히알루론산(Hyaluronic acid, HA) : 인체 조직 전체에 널리 존재하는 천연 다당류. 다양한 체내 생리적 작용을 조절한다. 특히 피부조직에 많이 분포하여 보습작용을 하는 것으로 알려져 화장품의 주성분으로 활발히 활용되고 있다.
ㅇ 페놀 유도체 성분에서 비롯된 우수한 접착력과 탄력성, 그리고 하이드로젤 패치 내부에 형성된 나노섬유 구조가 세포의 생착을 돕는 한편 약물전달 효율을 높임으로써 기능성을 크게 개선할 수 있었다.
□ 실제 심근경색 소동물 모델, 랫트(Rat)의 손상된 심장 표면에 히알루론산 하이드로젤 패치를 테이프처럼 붙이고 그 위에 줄기세포를 분사하여 하이드로젤 패치 내부에 흡수되도록 했다.
ㅇ 그 결과 심박출률 같은 심장기능이 개선되었고 심근비대증이 완화되었으며 심혈관 조직의 재생도 돕는 것을 확인하였다.
□ 줄기세포 이외의 유용단백질 전달효과도 확인했다. 재생효과가 있어 상처치료에 사용되는 혈관유도성장인자를 탑재한 하이드로젤 패치 테이프를 생쥐의 창상 부위에 적용하였다.
ㅇ 그 결과 자가치유가 힘들 정도로 컸던 창상 부위가 빠르게 회복되는 것을 확인할 수 있었다.
□ 나아가 약물 스크리닝이나 질병 모델링 분야에서 주목받는 미니 장기, 오가노이드*는 차세대 세포치료제로도 기대를 모으고 있지만 마땅한 이식기술이 없는 실정이다.
※ 오가노이드 : 실제 인체 조직과 구조적, 기능적으로 유사해 질병 모델링 및 약물 스크리닝 등을 통한 신약개발에 활용 가능성이 높은 장기 유사체
ㅇ 연구팀은 개발한 테이프를 이용해 생쥐에서 간, 소장, 위 등 다양한 오가노이드를 원하는 위치에 부착시킬 수 있음을 보였다.
□ 조승우 교수는 "세포와 약물을 전달하던 기존 방식의 단점을 극복하고 하이드로젤 테이프를 이용해 줄기세포 및 약물을 손쉽고 편리하게 질환 부위에 안전하고 효과적으로 전달하는 방법으로 상용화 가능성이 크다”라고 설명했다.
ㅇ 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구지원사업 및 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 수행된 이 연구의 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머테리얼스(Advanced Functional Materials)’에 9월 2일 게재되었다.
※ 논문명 : Tissue Tape-Phenolic Hyaluronic Acid Hydrogel Patches for Off-the-Shelf Therapy
※ 주저자 : 조승우 교수(공동교신저자), 최동훈 교수(공동교신저자), 신지수 박사(제1저자)
