[생체접착 나노입자의 간편한 스프레이 분사만으로 항암치료효과 극대화]

화공 차형준 교수팀은 홍합접착단백질을 기반으로 하는 생체접착 나노입자를 스프레이형 제제로 적용, 원하는 부위에만 약물을 전달하여 항암 치료효과를 극대화할 수 있는 기술을 개발했다.

일반적으로 암의 재발을 방지하기 위하여 외과적 수술 후에 약물치료를 진행하지만, 약물의 전신적 투여로 인한 부작용을 동반할 수 있다는 한계점이 있다. 이에 최근에는 전신 보다는 원하는 부위에만 국소적으로 약물을 전달하는 시스템의 개발이 촉구되고 있다. 이러한 시스템은 항암제를 암 환부에 직접 적용하므로 약물전달 효율을 극대화할 수 있으나, 일반적인 약물전달체의 경우 접착력이 없기 때문에 체액에 의해 적용부위에 오래 남지 못하고 쉽게 이탈할 수 있어 활용이 쉽지 않았다. 한편, 스프레이형 제제는 원하는 부위에 분사하여 간편하게 적용 가능하지만, 나노입자의 경우 분산성 유지 및 균등한 분사에 어려움이 있어 스프레이 방식으로의 응용 사례는 매우 적다.

연구팀은 수중에서도 뛰어난 접착력을 가진 홍합접착단백질을 이용하여 스프레이 방식으로 원하는 부위에만 약물전달이 가능한 나노입자 약물전달체를 개발하였다. 홍합접착단백질 나노입자는 금속-카테콜 가교를 통해 높은 물리적 안정성을 가짐으로써 스프레이 분사로 적용 시 가해지는 압력에도 와해되지 않고 충분한 분산성을 가지며 목표부위에 균등하게 도포할 수 있다는 것이 입증됐다. 또한, 체내환경에서 암 조직에 효과적으로 접착이 가능하여, 약물의 효율적인 국소전달과 함께 3배 이상 높은 항암 치료효과를 내는 것으로 밝혀졌다.

이번에 개발된 스프레이형 생체접착 나노입자 기반 약물전달시스템은 수술과정에서 약물을 간편하게 도입할 수 있을 뿐만 아니라, 암 환부에서의 증대된 약물체류성을 기반으로 효과적인 항암효과를 유도하여 기존의 전신적 약물투여 방식에서의 낮은 약물 전달효율과 전신독성 등의 단점을 보완할 수 있다는 점에서 특히 의미가 크다. 또한, 일반 분무형 스프레이뿐 아니라 내시경, 복강경, 흡입기 등 다양한 의료용 스프레이에도 적용 가능하기 때문에 피부, 기관지, 위장, 방광 등 다양한 부위의 치료에 활용될 수 있어 더욱 기대를 모은다.

연구를 주도한 차형준 교수는 “홍합접착단백질에서 착안한 생체접착 나노입자를 간편한 스프레이 방식만으로 약물을 원하는 곳에만 전달할 수 있고 이를 통해 항암치료효율의 극대화를 이루어냈다”며  “이는 화학약물 이외에도 유전자나 항체 등 다양한 형태의 약물 전달에도 성공적으로 적용할 수 있는 플랫폼 기술”이라고 말했다. 연구진은 이번에 확인된 연구 성과를 바탕으로 국소암 치료제 개발은 물론 내시경, 복강경, 흡입기 등 다양한 의료용 스프레이에 적용하여 피부, 기관지, 위장, 방광 등 여러 신체부위의 치료에 활용할 수 있는 소재 개발 연구를 이어갈 예정이다.

해양수산부(장관 김영춘)가 지원하는 ｢해양수산생명공학 R&D｣ 사업 중 “해양 섬유복합소재 및 바이오플라스틱소재 기술개발” 과제(‘10~’19)의 지원을 받아 이루어진 이번 연구결과는 나노재료 분야의 세계적 권위지인 ACS Nano에 9월호에 게재됐으며, 특허 출원을 통해 원천 지식재산권도 확보하였다.