(대전=뉴스충청인) 김수환 기자 = 국립한밭대학교와 한국기계연구원, 중앙대학교, 국방과학연구소 공동 연구팀이 수일간 통증 없이 장기 부착이 가능한 벌침 모사형 유연 웹 마이크로 니들을 세계 최초로 개발했다고 22일 밝혔다.

이번 연구는 국립한밭대학교 기계공학과 하지환 교수 연구팀과 한국기계연구원 전소희 책임연구원, 중앙대학교 약학대학 강원구 교수, 국방과학연구소 연구진이 협력해 수행했다. 연구팀은 일상생활 중에도 지속 착용이 가능하면서 이물감이 적은 섬유 기반 벌침 모사형 전기방사 웹 마이크로 니들을 구현했다.

공동 연구팀은 전기방사 공정 과정에서 발생하는 정전기력을 수집용 금속 마이크로 니들에 설정해 전기방사 섬유가 금속 마이크로 니들 표면에 직접 형성되도록 하는 공정을 개발했다. 이 과정에서 전기장 형성에 따라 가장 가까운 금속 마이크로 니들 상단부부터 섬유가 응집되고, 이후 전기장 변화에 따라 방사형 구조를 띠는 전기방사 웹 마이크로 니들을 제작하는 데 성공했다.

이렇게 제작된 섬유형 마이크로 니들은 벌침이 피부에 찔려 정박되는 원리를 모사한 구조로, 섬유 재질임에도 피부 내에 안정적으로 고정돼 약물을 지속적으로 전달할 수 있도록 설계됐다. 또한 나노섬유 기반 구조로 유연성이 뛰어나 장시간 착용 시에도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고, 나노에서 마이크로 크기의 미세 다공 구조를 통해 통기성이 우수해 장기 부착 시 피부 발진 발생을 현저히 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

연구팀은 개발된 나노섬유 마이크로 니들에 중추신경계 표적 약물을 탑재해 기니피그 실험을 진행했고, 이를 통해 치료 기전과 효능을 검증하며 수일간 약물이 지속 방출되는 서방형 약물 전달이 가능함을 입증했다. 이 결과를 바탕으로 나노섬유 마이크로 니들 기반 유연 약물 전달 시스템이 화학 생물무기 대응 국방체계는 물론 고령화 질환과 유전 질환, 환경성 질환 등 다양한 민간 질환 치료 분야에서도 활용 가능성이 있음을 확인했다.

하지환 국립한밭대학교 기계공학과 교수는 “전기방사 공정을 마이크로 니들에 세계 최초로 적용해 환자 친화적인 착용감을 지닌 마이크로 니들을 개발했다”며 “이번 연구가 만성 질환과 지속 치료가 필요한 환자들의 일상 치료로 나아가는 출발점이 되길 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 하지환 교수가 제1저자로 참여했으며, 재료 나노과학 분야 국제학술지인 Advanced Healthcare Materials에 게재됐다. 해당 논문은 전면 표지 논문으로도 선정됐다. 연구는 방위사업청 재원을 기반으로 국방과학연구소 지원을 받아 미래도전국방기술 연구개발사업으로 추진됐다.