주사바늘 없이 근적외선으로 약물 투여하는 생체이식 장치 개발

▲근적외선 기반 이식형 디바이스 작동 원리 (사진=한국연구재단 제공)

［메디컬투데이 이경호 기자］ 

주사바늘 없이 근적외선으로 약물을 투여하는 생체이식 장치가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

성장호르몬 결핍증에 의한 저신장증 등의 치료를 위해 가장 일반적으로 사용하는 방법은 지속적, 반복적 성장호르몬의 피하 주사 투여이다. 하지만 이는 환자에게 많은 고통과 경제적인 부담을 안겨주는 제약점이 있다.

한국연구재단은 최영빈 교수(서울대), 최진호 교수(단국대)가 공동연구를 통해 밀봉된 여러 개의 약물저장소를 피부에 이식하고, 근적외선을 쪼여주어 하나씩 약물이 방출되는 장치를 개발했다고 6일 밝혔다.

이 디바이스는 단 한 번의 체내 이식 후 외부에서 사용자가 원할 때마다 비침습적으로 근적외선을 피부 바깥에서 짧은 시간 (5초 이내) 인가하여 약물 전달이 가능하도록 설계됐다. 

특히, 배터리 및 구동장치가 필요 없어 소형화 가능하고 이식에 용이하다는 장점이 있다.

1~2회가 아닌 반복적인 피하 주사 투여는 환자에게 많은 고통과 경제적 부담을 안겨준다. 대표적인 사례로 성장호르몬 결핍에 의한 저신장증 등은 지속적으로 성장호르몬 주사가 처방된다. 

개발된 장치를 몸속에 이식한 뒤 외부 장치를 이용해 피부 밖에서 근적외선을 인가해주는 방식으로 작동한다. 근적외선에 의해 체내 장치에서 약물저장소의 막이 선택적으로 파열되면서 일정량의 약물(성장호르몬 등)이 체내로 전달되도록 구성됐다.

이번 연구에서 핵심 기술은 근적외선을 가하면 파열되는 막이다. 근적외선을 받으면 열을 발생하는 그래핀 기반 나노입자와, 이때 발생한 열을 감지하여 파열되는 특수 고분자로 만들어졌다. 

연구진은 “이번에 개발한 근적외선으로 약물 투여가 가능한 체내 이식형 디바이스는 만성질병으로 장기간, 반복적 주사 약물치료가 필요한 환자의 불편함을 크게 덜어줄 수 있는 신개념 의료기기가 될 수 있다는 점에 큰 의미가 있다”라고 밝혔다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 NRF특별협력사업, 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐으며, 세계적 과학학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 5월 23일 게재됐다.    
메디컬투데이 이경호 기자(seddok@mdtoday.co.kr)