벌 쏘이듯 '콕'… 통증 없이 사흘간 약물 전달하는 '웨어러블 니들'

국립한밭대 연구팀, 지속 약물 전달 '웨어러블 니들' 개발
벌침 원리 모사한 유연 나노섬유 구조…세계 최초 기술

(왼쪽부터)하지환 국립한밭대학교 교수, 전소희 한국기계연구원 책임연구원, 강원구 중앙대 약학대학 교수

"피부에 벌침처럼 고정되고 통증 없이 약물을 며칠 동안 전달할 수 있습니다."

국내 연구진이 벌침을 닮은 '웨어러블 나노섬유 마이크로 니들'을 세계 최초로 개발하며 차세대 약물 전달 기술의 가능성을 열었다.

22일 국립한밭대에 따르면 기계공학과 하지환 교수 연구팀은 전소희 한국기계연구원 책임연구원, 강원구 중앙대 약학대학 교수, 국방과학연구소 연구진과 함께 일상 중 지속 착용에도 이물감이 적은 섬유 기반 벌침 모사형 전기방사 웹 마이크로 니들을 개발했다.

이번에 개발된 마이크로 니들은 벌침이 피부에 찔린 뒤 쉽게 빠지지 않고 고정되는 구조를 모사했다. 기존의 단단한 금속·플라스틱 니들과 달리 섬유 기반 구조로 제작돼 피부 움직임에도 유연하게 밀착되는 것이 특징이다.

연구팀은 전기방사 공정에서 발생하는 정전기력을 금속 마이크로 니들에 집중시키는 방식으로 방사형 웹(Web) 형태의 나노섬유 니들을 구현했다. 이 과정에서 니들은 상단부부터 섬유가 응집되며 벌침과 유사한 형상을 갖추게 된다.

섬유 구조임에도 피부 안에 안정적으로 정박할 수 있어, 약물이 일정 속도로 지속 전달된다. 동시에 내부에 형성된 나노-마이크로 크기의 미세 다공 구조 덕분에 통기성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 발진이나 자극이 크게 줄었다.

연구팀은 중추신경계 표적 약물을 니들에 탑재해 기니피그 실험을 진행한 결과, 통증 없이 3일 이상 약물이 지속 방출되는 효과를 입증했다.

이 기술은 향후 화학·생물무기 노출 상황에서의 국방 대응 체계는 물론, 고령화로 늘어나는 만성질환, 유전질환, 환경성 질환 등 의료 분야 전반에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

하지환 교수는 "전기방사 공정을 마이크로 니들에 세계 최초로 적용해 환자친화적인 우수한 착용감을 지닌 마이크로 니들을 개발할 수 있었다"며 "이번 연구가 다양한 만성 질환 및 지속적 치료가 필요한 환자들의 일상 치료에 다가가는 첫 걸음이 될 것"이라고 성과의 의의를 전했다.

하 교수가 제1저자로 참여한 이번 연구는 재료·나노과학 분야의 국제학술지 '어드밴스드 헬스케어 머테리얼스'에 게재됐으며 전면 표지 논문으로 선정됐다.