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Rti 중앙방송국Rti 중앙방송국臺연구팀, 누에 단백질 이용 피부부착형 ‘나노입자’ 개발 …당뇨로 발생한 상처 치료효과 기대

  • 2021.11.18
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국립양명교통대학교 바이오메디컬 에지니어학과 중츠원 교수팀. [사진 = CNA]

포르모사링크시간입니다.

영화 ‘킹스맨(시크릿 에이전트, 2015)’에서 킹스맨의 수장 아서 체스터 킹(마이클 케인 분)은 악당 발렌타인에게 포섭당해 ‘베리칩’이라 불리는 칩을 귀 뒤에 이식합니다. 그리고 이 칩을 심는 수술을 받은 뒤 귀 뒤로 세로로 길게 절개되어 있던 상처 부위는 의료로봇이 쏘는 레이저로 감쪽같이 봉합됩니다.

영화 속에서 주인공이 입은 깊은 상처는 언제나 성스러운 빛을 쐬고 나면 말끔하게 낫는 장면! 현실에서도 빛으로 상처를 봉합할 수 있을까요? 이런 영화 속에서나 볼 수 있었던 의료기술을 앞서 지난 2017년 포항공과대학교 포스텍 신소재공학과 한세광 교수팀이 실현했습니다.

한세광 교수팀과 미국 하버드대 공동연구팀이 개발한 기술은 빛의 파장을 변화시키는 나노입자를 이용해 피부를 접합하고 재생시키는 기술입니다.

한 교수팀은 가시광선빛을 흡수하면 피부 속 깊은 진피 조직 내 콜라겐이 잘 붙도록 유도하는 성질을 가진 염료제인 로즈벵갈(rose bengal)과 피부 투과도가 높은 히알루론산 섞은 복합체를 만들었습니다. 그리고 상처 부위에 이 복합물질를 바르고 근적외선을 쬐자, 피부 상처가 붙는 것을 동물실험을 통해 확인했습니다.

일반적으로 사고나 상처에 의해 찢어진 우리 피부는 보통 수술용 실이나 스테이플링을 이용해 상처부위를 꿰매거나, 피부접착체를 사용해 상처를 붙이고 있습니다. 반면 한 교수팀이 개발한 나노복합물질을 이용하면 피부 깊은 조직에서 직접 콜라겐이 결합하도록 유도하기 때문에 기존 방법보다 더 빠르게 피부가 붙고 또한 흉터를 줄이고 감염 가능성을 낮출 수 있다는 장점이 있습니다.

영화 킹스맨 속 장면처럼 빛을 쏴 상처를 봉합하는 이 놀라운 기술은 바로 나노기술과 의학을 융합한 나노의학로 이룬 혁신입니다.  나노의학은 네흐(Erwin. Neher), 샤크만(Bert Sakmann) 박사가 개발한 ‘패치 클램프 기법(patch-clamp technique)’이 시초로 꼽힙니다.

1991년에 노벨 생리의학상이 수여된 패치 클램프 기술은 미세한 유리관을 세포막에 흡착시켜 세포막을 통과하는 이온의 흐름을 연구하는 기법으로, 주로 신경과학자들이 뉴런 내부에서 일어나는 전기 신호를 기록할 때 사용하는 기술입니다. 2019년 국제학술지 네이처(Nature)는 이 신경세포의 전기생리학적 이해를 넓힌 패치 클램프 기술을 지난 150년 역사상 가장 중요한 과학논문 중 하나로 선정 했습니다.

나노의학의 연구는 전 세계적으로 활발히 진행 중에 있습니다. 북한에서도 나노 기술을 의학분야에 적용하는데 관심을 갖고 있는 것으로 알려졌습니다.

지난해 8월 17일 NK경제는 북한에서 작성한 '나노의학'에 관한 소개 이미지를 확보했다면서 해당 이미지를 전격 공개했습니다.

공개한 이미지에서 북한은 나노급 물질이 가지고 있는 특성을 의학분야에 적용해 질병을 진단, 치료, 예방하고 인체의 정상기능을 회복시키는데 이바지하는 응용과학이라고 나노의학을 소개했습니다.

이렇게 북한에서도 지대한 관심을 보이고 있는 나노의학 분야. 최근 타이완 국내 공동연구팀도 나노의학 기술을 이용해 상처 치유를 촉진하는 피부부착형 나노물질을 개발하는데 성공했습니다.

국립양명교통대학교(國立陽明交通大學)농업위원회 산하 먀오리농업개량장(農委會苗栗農業改良場) 공동연구팀은 지난달 15일 누에에서 추출한 누에 단백질과 도파민을 약 0.00000783 나노미터의 초미세 크기로 인공 조합해 피부부착형 나노입자 ‘누에단백질- 도파민 복합체’를 개발하는데 성공했다고 밝혔습니다.

충츠원 교수팀이 개발한 0.00000783 나노미터의 초미세 크기의 생체적합성소재인 피부부착형 나노입자 '누에단백질- 도파민 복합체'. [사진 = 국립양명대학교 홈페이지 캡처]

공동연구를 주도한 국립양명교통대학교 바이오메디컬 에지니어학과(生物醫學工程學系) 중츠원(鍾次文)교수는 인체 무해한 누에 단백질과 도파민을 결합해 만들어진 피부부착형 나노입자 ‘누에단백질- 도파민 복합체’는 생체적합성소재인만큼 거부반응이 적고 약물의 흡수율을 높여, 연구팀이 개발한 ‘누에단백질- 도파민 복합체’ 나노입자를 상처부위에 붙이고 적외선을 쪼이면 상처에 약물을 효과적으로 전달해 치유과정을 가속화 할 수 있다고 설명했습니다.

한발 더 나아가 연구팀은 공동개발한 피부부착형 나노입자 ‘누에단백질- 도파민 복합체’에 혈전 형성을 방지하는 항응고제 약물인 헤파린을 결합시킨 나노복합체필름을 실험용 쥐에 붙이고 치료효과를 관찰했습니다.

그 결과 실험군 쥐에선 더 이상의 혈전이 생기지 않아 대조군 쥐에 비해 혈전이 현저히 감소한 것을 확인했습니다. 이 같은 연구결과는 올해 8월 31일  '국제생물고분자학회지'(International Journal of Biological Macromolecules)에 게재됐습니다.

일반적으로 당뇨병과 욕창으로 혈류가 나빠지면 피부가 염증을 일으키고 상처부위를 절제해 상처가 생기는 경우가 있습니다. 이러한 상처는 인공진피를 붙여 치료하는 방법도 있지만 세균에 감염되기 쉽고, 무엇보다 욕창과 당뇨병으로 발생한 상처는 치료와 관리 또한 까다로워 단기간 내 치유가 어렵습니다.

중츠원 교수팀은 피부부착형 나노입자 ‘누에단백질- 도파민 복합체’가 당뇨병과 욕창으로 인해 상처 회복이 더딘 환자 치료에 큰 도움이 될것으로 내다보고 욕창과 당뇨 환자를 대상으로 향후 2년간 병원과 공동으로 전임상 및 임상시험을 실시할 예정이라고 밝혔습니다.

중츠원 교수팀에 후속연구로 더 이상 당뇨병과 욕창으로 발생한 상처로 고통을 겪는 환자가 없길 바라면서, 오늘 엔딩곡으로 오백(伍佰)의 메이드인타이완(台灣製造)을 띄어드리며 마치겠습니다. 이상으로 포르모사링크시간의 손전홍입니다.

프로그램 진행자

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