공과대학 기계공학과 류원형 교수와 의과대학 흉부외과학 교실 윤영남 교수 연구팀이 생분해성 고분자를 이용한 마이크로니들이 장착된 수갑 모양의 약물전달장치를 개발했다. 이로써 동맥경화 등 혈관질환 치료 효과를 증대할 수 있는 실마리를 풀 것으로 기대된다.

심혈관 질환 치료를 위해 혈관우회로술이나 혈관성형술, 스텐트 등 혈관 내벽을 통해 조직 안으로 약물을 전달하기 위한 장치개발이 활발하다. 하지만 이러한 약물전달방식은 혈류에 의한 약물유실 가능성이 있고 조밀한 혈관 조직의 특성 때문에 약물 확산에 한계가 있었다.

연구팀은 혈관 외벽 장착에 용이한 수갑(cuff) 형태의 곡면에 약물을 함유할 수 있는 마이크로니들(직경, 높이가 1 ~ 0.001 mm의 탐침형 구조물)이 장착된 약물전달장치를 개발했다. 혈관 외벽에 장치가 삽입되면 마이크로니들 끝단이 혈관 중간층에 닿아 원하는 부위에 직접적인 약물전달이 가능할 것이라는 설명이다.

실제 혈관 중간층에 있는 세포의 비정상적 성장으로 혈관 내벽이 막히는 토끼모델에서 마이크로니들로 직접 중간층에 접근, 약물을 전달하는 방식으로 기존 대비 약 200배 이상 높은 약물전달 효율을 확인했다. 특히 이 장치는 생분해성 고분자를 주재료로 이용하여 인체 내에 삽입되어도 수개월 내 분해되어 이후 추가적인 제거수술이 필요 없다.

류원형 교수는 “마이크로니들 기반의 약물 전달장치는 기존 약물을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 플랫폼이 될 수 있을 것”이라며 “예를 들어 혈관 우회로 수술 부위에 장착하여 혈관의 협착이나 폐색을 방지하는 데 응용될 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 중견연구자지원사업(핵심)과 보건복지부 선도형연구중심병원사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 약물전달 분야 국제학술지 ‘저널오브컨트롤드릴리즈(Journal of Controlled Release)’ 7월 12일자에 게재되었다. 논문 제목은 ‘Perivascular biodegradable microneedle cuff for reduction of neointima formation after vascular injury’이다.

*(그림설명) 혈관질환 치료용 마이크로니들 장치 제작 및 적용 개념도 :　열적 인발 공정(thermal drawing method)으로 마이크로니들 배열 구조를 만들고 침지코팅(dip-coating) 방식으로 약물제형을 마이크로니들 표면에 저장하고 열처리 과정을 거쳐 혈관 외벽 장착에 용이한 곡면 형태로 만들었다. 후에 병변이 있는 혈관 병변의 외벽을 감싸 마이크로니들을 삽입하여 국소적이고 효율적인 약물전달이 가능하도록 하였다.