벌침 모사형 마이크로 니들 세계 첫 공개…수 개월 피부 부착에도 "이상없어"
최소 72시간, 길게는 수개월까지도 통증없이 피부 부착이 가능한 벌침 모사형 마이크로 니들이 세계 최초로 개발됐다. 노인 등 만성질환자 관리나 화학·생물학전 대응체계구축에 효과적일 것으로 분석됐다. 한국기계연구원은 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 전소희 책임연구원(중앙대학교 약학대학 학연교수 겸임)이 학연교류 협약 일환으로 나노섬유 웹(WEB) 구조의 마이크로 니들을 개발했다고 22일 공개했다. 기술 개발에는 중앙대학교 약학대학 강원구 교수, 의과대학 윤유식 교수, 국립한밭대학교 기계공학과 하지환 교수, 국방과학연구소 연구팀이 공동 참여했다. 마이크로니들은 백신 등의 약물을 통증 없이 피부로 전달하는 초미세 주사바늘이다. 지금까지 개발된 마이크로 니들은 딱딱한 고체형태가 주류를 이뤘다. 이로인해 피부 부착시간을 1시간 이상 넘기기가 어려웠다. 특히, 수십 시간 약물을 지속 전달해야하는 상황에서는 어려움이 많았다. 연구팀은 벌침 모사와 유연한 나노섬유에 착안, 이론적으로 몇 개월씩 부착하더라도 부작용이 없는 니들을 개발했다. 가능성도 확인했다. 화학무기 대응 및 중추신경계 질환 치료 약물을 탑재해 동물실험한 결과, 72시간까지 순조롭게 서방형 약물전달이 이루어지는 것을 확인했다. 연구팀은 전기방사 공정에서 발생하는 정전기력을 나노섬유 마이크로 니늘 개발에 이용했다. 거미줄 구조처럼 방사형으로 만들어진 나노섬유 마이크로 니들을 금속 마이크로 니들 표면에 붙인 뒤 바로 제거했다. 전소희 책임연구원은 "이를 피부에 붙인 뒤 즉시, 나노섬유 마이크로 니들이 코팅된 금속 마이크로니들을 제거하면 벌침이 피부를 뚫고 들어가 고정되는 원리와 같이 나노섬유 마이크로 니들만 피부 내에 고정돼 지속적 약물 전달을 가능하게 한다"고 설명했다. 나노섬유 마이크로니들은 유연성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고, 내부에 형성된 나노~마이크로 크기의 미세 다공구조로 인해 통기성이 우수하고, 장시간 부착해도 피부 발진이 거의 없다는 것이 연구진 설명이다. 전소희 책임은 "물리적 특성 등을 고려해 판단할 때, 이론적으로는 몇 개월 부착도 가능할 것"이라며 "지난 2024년 기계연-중앙대 학연교류 협약체결을 계기로 만들어진 공동연구 성과여서 의미가 크다"고 덧붙였다. 연구팀은 이 기술이 화학·생물무기 대응 국방체계는 물론 알츠하이머, 중추 신경치료, 비만치료, 아토피 치료 등 관범위하게 적용 가능할 것으로 내다봤다. 연구성과는 재료·나노과학 분야 국제학술지(Advanced Healthcare Materials, IF 10, JCR 7%)' 전면 표지 논문으로 게재됐다. 연구 지원은 방위사업청과 국방과학연구소 미래도전국방기술 연구개발사업으로부터 받았다.
