[포항=뉴시스]송종욱 기자 = 포스텍은 신소재공학과 오승수 교수팀이 KAIST 생명화학공학과 최시영 교수팀과 공동 연구로 주사 대신 약을 피부에 바르는 방식으로 몸속에 약물을 전달하는 길을 열었다고 28일 밝혔다.

피부를 이루는 지방산의 '분자 모양'이 약물 전달 효율을 결정하는 핵심 요인임을 밝히고, 피부 투과를 정밀하게 조절할 수 있는 분자 설계 원리를 제시했다.

누구나 주사 바늘 없이 약을 투여할 수 있다면 좋겠다고 생각해 왔으나, 약물을 피부에 바르는 것으로 몸속까지 전달하기는 쉽지 않다. 피부 가장 바깥층인 각질층이 외부의 침입을 막는 든든한 방어막이기 때문이다.

이에 따라 약물이 피부를 통과하는 장벽을 일시적으로 느슨하게 만드는 '투과 촉진제'가 연구되고 있다. '자유 지방산'은 피부를 구성하는 물질로 생체 적합·안정성이 우수하고 지질 사이에 약물이 지나가기 좋은 환경을 만든다.

연구팀은 탄소 사슬의 길이, 이중 결합의 개수와 위치, 말단 작용기 등이 서로 다른 지방산 24종을 비교했다. 인공 피부 모델과 3차원 바이오 프린팅 피부, 돼지 피부 조직에서 지방산 따른 약물 투과도를 비교하고, 분자동역학 시뮬레이션으로 지방산이 피부 지질층 안에서 어떻게 배열되는지도 분석했다.

그 결과 피부 지질 배열이 많이 무너진다고 해서 약물이 반드시 더 잘 통과하는 것은 아니며, 약물 투과도를 좌우하는 것은 바로 '지방산 모양'이었다.

특히 특정 구조를 가진 지방산이 물에 잘 녹는 약물의 피부 투과를 효과적으로 높이는 것으로 확인됐다.

연구팀은 나아가 빛에 따라 분자 모양이 바뀌는 '광 스위칭 지방산'도 개발했다. 빛을 비추면 지방산 구조가 달라지고, 약물이 피부를 통과하는 정도가 달라졌다. 이 현상은 인공 피부와 돼지 피부에서 모두 확인했다.

이번 연구는 피부 장벽을 무작정 흩뜨리는 것보다 지방산의 분자 구조를 정교하게 설계하는 것이 약물 전달에 중요하다는 사실을 보여준다.

오승수 교수는 "연구를 통해 안전하고 효율적인 차세대 약물 전달 기술 기반을 마련할 원리를 제시했다"며 "향후 세포막이나 리포좀 같은 생체막에 적용하고, 다양한 자극에 반응하는 스마트 약물 전달 플랫폼으로 확장할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 화학 공학·재료 과학 분야 국제 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 실렸다. 보건복지부·한국보건산업진흥원 K-헬스 미래추진단 한국형 ARPA-H 프로젝트, 과학기술정보통신부·한국연구재단의 STEAM 연구·기초연구실지원, 경북도·포항시 합성 생물학 육성 등의 지원을 받았다.

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