정형일 교수팀, 안구 질환 치료를 위한 신규 마이크로니들 플랫폼 개발

생체적합성 하이드로겔 기반 촛불형 설계, 후안부 표적 약물 전달 효율 향상

최소 침습 방식으로 약물 전달 효율 극대화…

다양한 질환 치료 가능성 제시

[사진1. (왼쪽부터) 정형일 교수(교신저자), 최재병 석사과정생(1저자), Reto 박사(Topadur, 교신저자)]

생명공학과 정형일 교수 연구팀이 기존 유리체강 내 주사의 한계를 극복하고, 안구 후부(Posterior Segment of the Eye, PSE)로 효과적으로 약물을 전달할 수 있는 마이크로니들 기반 신개념 플랫폼 기술을 개발했다.

이번 연구 결과는 재료과학 및 생체재료 분야의 국제 저명 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials, IF 18)’에 ‘Suprachoroidal space-inducing hydrogel-forming microneedles (SI-HFMN): An innovative platform for drug delivery to the posterior segment of the eye’라는 제목으로 게재됐다.

정 교수팀이 개발한 기술은 생체적합성 하이드로겔 재료로 제작된 촛불(candlelit-shaped) 형상의 마이크로니들을 이용해, 삽입 후 조직 내에서 팽창하면서 맥락막위공간(Suprachoroidal Space, SCS)을 생성하고 탑재된 약물을 방출하는 방식이다. 이를 통해 기존 방법보다 약물 전달 효율이 크게 향상되며, 후안부까지 약물을 효과적으로 전달할 수 있게 되었다.

[사진2. SI-HFMN 삽입 후 맥락막위공간 생성 및 약물 방출 메커니즘 모식도]

연구팀은 돼지 안구 모델을 활용한 생체 외(ex vivo) 실험을 통해 SI-HFMN 기술의 유효성을 확인했다. 형광 모델 약물을 적용한 결과, 삽입 부위에서 약물이 역류하지 않고 지속적으로 방출되며, 맥락막 위 공간을 통해 후안부까지 안정적으로 전달되는 것이 확인되었다.

[사진3. 돼지 안구 모델을 이용한 형광 약물 전달 경로 및 분포 분석 결과]

정형일 교수는 “이번 연구는 기존 주사 방식의 한계를 극복하고, 맥락막위공간을 이용해 안구 후면부로 약물을 안정적으로 전달할 수 있음을 입증한 혁신적 접근”이라며, “특히 SI-HFMN은 최소 침습적 방법을 통해 조직 손상을 최소화하면서도 약물 전달 효율과 안전성을 동시에 확보했다.”라고 설명했다.

또한 촛불 형상의 특수 설계와 생체적합성 하이드로겔 기반의 SI-HFMN은 기존 중공형 마이크로니들에서 발생할 수 있는 약물 역류나 바늘 파손 문제를 근본적으로 해결했으며, 삽입 안정성도 크게 향상돼 시술 안전성을 높였다.

정 교수는 “SI-HFMN 플랫폼은 황반변성, 당뇨병성 망막병증 등 다양한 후안부 안구 질환 치료에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 향후 신경질환이나 염증성 질환 치료에도 확장 가능성이 크다.”라고 전망했다.

이번 연구는 생명공학과와 스위스 신약 개발 기업 토파도르(Topadur Pharma AG)가 공동으로 수행했으며, 보건복지부 보건의료기술 연구개발 사업의 지원을 받아 한국-스위스 국제공동연구로 진행됐다. 향후 스위스로부터 치료용 약물을 제공받아 약효 검증을 위한 추가 연구도 예정돼 있다.

논문정보: Suprachoroidal space-inducing hydrogel-forming microneedles (SI-HFMN): An innovative platform for drug delivery to the posterior segment of the eye

논문주소: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X25001343