📑오늘 우리가 살펴볼 연구는?
Y. Xie, H. Wang, J. Mao, Y. Li, M. Hussain, J. Zhu, Y. Li, L. Zhang, J. Tao,J. Zhu, Enhanced in vitro efficacy for inhibiting hypertrophic scar by bleomycin-loaded dissolving hyaluronic acid microneedles, J. Mater. Chem. B7 (42) (2019) 6604–6611.
🤔마이크로니들에 대하여
🪡마이크로니들이 뭐야?
마이크로니들이란 경구제, 주사제를 대체할 수 있는 차세대 약물 전달 기술로, 미세한 바늘을 이용해 피부를 통과하여 유효 성분을 전달하는 패치 형태의 약물 전달 시스템이에요!
패치 형태로 피부에 붙이는 방식이기 때문에 우리는 흔히 "붙이는 주사"라고 불러요💉
🗂️마이크로니들의 종류는?
마이크로니들은 약물이 전달되는 방식에 따라 크게 5가지로 구분할 수 있어요.
1️⃣ 고체 마이크로니들
고체형태의 마이크로니들을 이용하여 피부에 구멍을 뚫고 그 위에 용액, 크림 또는 패치를 적용하여 약물을 전달해요
2️⃣ 코팅 마이크로니들
마이크로니들 표면을 약물 또는 백신이 포함된 제제로 코팅하여 약물을 주입해요.
3️⃣ 용해성 마이크니들
생분해성으로 구성된 마이크로니들이 삽입되면, 니들이 체내에서 용해되어 약물이 주입돼요.
4️⃣ 할로우 마이크로니들
기존 피하주사와 유사하게 니들 내부에 중공이 형성되어 있어 성분이 피부 내로 주입되는 방식이에요.
5️⃣ 하이드로겔 형성 마이크로니들
약물을 도포하지 않은 하이드로겔 소재의 바늘과 약물을 도포한 기초판을 결합해 피부에 투입한 후 기초판의 약물을 체내로 전달하는 방식이에요.
이처럼 다양한 마이크로니들이 존재하는데요!
마이크로니들이 왜 중요하고 개발해야하는지 한번 살펴볼까요?
🌟마이크로니들의 필요성
1️⃣ 의료 형평성의 향상
마이크로니들은 주사와 같은 다른 약물전달시스템에 비해 단가가 저렴하고, 대량생산이 용이하기 때문에 대규모 인구에 대한 대량 투여가 가능하다는 장점이 있어요. 또한 접종 방식이 상대적으로 쉽기 때문에 의료 서비스가 부족한 지역에서도 치료가 가능하여 의료 형평성을 제공한다는 장점이 있답니다!
2️⃣ 환자의 의약 순응도 및 편의성 향상
마이크로니들은 환자의 고통을 줄여주는 '환자 친화적 제형'으로 주사 공포증이 있는 환자에게도 약물 접종이 용이해요. 특히 어린 아이들에게 적용할 때 현장에서 편리하게 사용할 수 있답니다.
3️⃣ 유통 과정에서의 약물 안정성 문제를 해결
기존 백신의 경우 운송, 보관을 위해 '콜드 체인'을 구축하는 등 기준이 굉장히 복잡해요.
여기서 잠깐!🤚🏻
콜드체인이란, 온도에 민감한 백신, 의약품 등을 제조단계부터 최종 투여 시점까지 적정 온도를 유지하며 운반, 보관하는 일련의 온도 제어 환경을 의미해요.
이러한 백신과 비교했을 때, 마이크로니들의 경우 유통비가 적고 약물의 변질 우려 가능성이 낮다는 장점이 있지요.
💊 비후성 흉터 치료를 위한 마이크로니들에 대한 연구
우리는 마이크로니들을 이용하여 피부 종양, 건선, 여드름, 헤르페스, 탈모 등의 다양한 피부 질환을 치료할 수 있어요. 💉
특히, 피부 질환의 경우 시각적으로 보이는 질환이라 많은 연구에 대한 관심이 집중되고 있는 분야이기도 해요.
한 연구팀은 비후성 흉터 치료를 위해 '히알루론산'을 이용하여 '블레오마이신'이 함유된 용해성 마이크로니들을 개발하였어요.
🔬 비후성 흉터가 뭐야?
비후성 흉터(Hypertropic scar)란,
피부가 진피의 깊은 층까지 손상되었을 때 피부의 긴장도를 유지하는 진피층의 콜라겐이 과다하게 증식하여 콜라겐이 얇은 피부를 과도하게 밀고 나오면서 생기는 흉터를 의미해요.
이러한 흉터는 일반 흉터에 비해 단단하고 피부면 위로 튀어 올라와있는 형태이고, 붉고 표면이 불규칙적이라는 특징이 있어요.
💉블레오마이신이 뭐야?
블레오마이신이란,
항종양 항생제에 속하는 항암제로 켈로이드와 비후성 흉터 치료에 효과적인 것으로 입증된 약물이에요.
💧왜 히알루론산을 이용한거야?
용해성 마이크로니들을 만들 때 우리는 다양한 고분자를 사용해요.
이때 히알루론산은 진피층의 세포 외 기질의 주요 성분으로 생체 적합성을 지녔어요. 또한 '인간 고형성 흉터 섬유아세포(hHSFs)'의 확산을 막고 방지하는 기능을 가졌기 때문에 해당 연구진은 히알루론산을 활용했어요!
'인간 고형성 흉터 섬유아세포'가 무엇인지는 뒤에서 좀 더 자세하게 설명해드릴게요:)
지금까지 마이크로니들이 무엇인지와 연구진이 개발한 '히알루론산 기반 블레오마이신 함유 마이크로니들(BMN)'이 무엇인지 살펴보았다면,
논문에서 이 마이크로니들의 효능과 안전성을 평가한 결과들을 확인해볼까요?
1️⃣ 뛰어난 BMN의 피부 삽입 능력
해당 마이크로니들은 돼지 피부의 300μm이상(진피까지 가능) 삽입될 수 있을 만큼의 기계적 강도를 가진 것으로 확인되었어요.
위의 그림은 피부의 깊이 별 블레오마이신 함유량을 확인 것인데, 오른쪽 아래 모서리를 보면 330μm까지도 블레오마이신이 검출된 것을 알 수 있답니다.
이렇게 진피층까지 약물이 전달될 수 있다면 분명히 좋은 점이 맞겠지만 동시에 피부의 손상 등 안전함이 보장되어야겠죠? 그래서 BMN의 침습성에 대한 실험도 진행했어요.
2️⃣ BMN 삽입의 낮은 침습성
BMN의 침습성을 확인한 결과,
BMN이 삽입된 피부는 3시간 내에 원래 상태로 복구되었다고 해요.
이를 통해 BMN의 안전성을 확인할 수 있겠죠?
3️⃣ BMN의 용해성과 블레오마이신의 약물전달속도
앞에서 BMN은 용해성 마이크로니들이라고 언급했던 것을 기억하시나요? 용해성 마이크로니들은 피부에 삽입되었을 때 니들 자체가 용해되어 피부로 약물이 전달된다고 했었죠?
BMN은 삽입 후 빠르게 녹아 10분 내에 52%의 블레오마이신을 방출했다고 해요. 이렇게 빨리 용해된 다는 것은 약물이 빠르게 전달되어 효과가 빠르게 나타난다는 것을 뜻한답니다!
4️⃣ 인간 고형성 흉터 섬유아세포(hHSFs)의 증식 억제 효과
앞에서 연구진이 히알루론산을 이용한 이유 중 하나가 히알루론산이 '인간 고형성 흉터 섬유아세포'를 감소시키는 기능이 있기 때문이라고 말씀드렸어요.
hHSFs가 비정상적으로 증가하면 콜라겐이 과다하게 생성되고 이는 피부가 두꺼워지고 단단해지는 흉터의 생성으로 이어져요.
따라서 hHSFs의 증식을 억제하면 비후성 흉터 치료가 가능하겠죠?
⬆️ BMN = 블레오마이신 + 히알루론산 , BL = 블레오마이신 , HA MNs = 히알루론산
실제로 이를 시험해본 결과, 블레오마이신과 히알루론산이 모두 함유된 마이크로니들을 사용했을 때 (파란색 막대) hHSFs가 유의미하게 감소한 것을 확인할 수 있었어요.
따라서 BMN은 인간 고형성 흉터 섬유아세포를 감소시킬 수 있고, 따라서 비후성 흉터를 치료하는데 효과가 있을 것임을 시사하는 것이죠.
📍향후 마이크로니들 산업의 방향성
1️⃣ 마이크로니들의 효능을 높이기 위해 약물 적재량과 투여량을 조절하는 연구의 진행이 필요하다
피부의 표피, 진피에 백신을 투여할 때 마이크로니들을 이용할 경우, 일반 주사보다 훨씬 적은 양으로 면역반응을 유도할 수 있지만 그래도 백신 면역을 유도하기 위해선 역치 용량이 필요해요.
또한 피부 표면에서 약물이 손실될 가능성 또한 고려해야해요!
2️⃣ 마이크로니들 제품 관련 가이드라인을 수립하여 기준을 마련해야 한다
현재 마이크로니들과 관련해 구체적으로 수립된 가이드라인이 없으므로 품목 생산을 위한 구성요소, 품목 허가에 필요한 시험 항목, 안전성 평가 등 참고할 수 있는 표준 마련이 필요해보여요.
그럼 우리는 다음 글에서 만나요 ✋🏻 :)
🖊️ 작성자 : 박효원 (hyowon1460@konkuk.ac.kr)
🌟밝히자, 바이오 세상🌟
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