성균관대학교는 화학공학부 박재형, 방창현 교수 공동 연구팀이 통증 없이 피부 깊숙한 곳까지 약물을 전달할 수 있는 새로운 피부 부착형 패치를 개발했다고 24일 밝혔다.

이 패치는 문어 빨판의 흡착 원리와 매우 짧은 미세바늘(마이크로니들)을 결합한 독특한 구조로, 크기가 큰 엑소좀과 같은 생물학적 약물을 피부 속 진피층까지 효과적으로 전달할 수 있다.

엑소좀은 세포가 내보내는 아주 작은 소포체다. 내부에 단백질이나 유전자 같은 중요한 성분을 담고 있어 재생 치료나 미용 분야에서 주목받고 있다. 하지만 크기가 비교적 커서 피부에 바르는 연고나 크림 형태로는 깊이 침투하기 어렵다. 보통 주사기를 이용해 전달해야 했다. 이를 보완하기 위해 나온 것이 '마이크로니들 패치'다. 기존 제품은 미세바늘이 길어 통증이 따르고 피부 자극이나 부작용이 발생할 수 있었다.

이번에 개발된 패치는 300마이크로미터(㎛, 1㎛=1m의 100만분의 1) 이하의 아주 짧은 미세바늘을 사용해 통증을 없앴다. 동시에 문어 빨판처럼 피부에 붙으면 자연스럽게 음압(공기 압력 차이)이 생겨 피부에 단단히 밀착된다. 이 구조는 피부의 바깥층인 각질층을 순간적으로 열어줘 엑소좀을 더 깊이 전달할 수 있게 도와준다.

동물 실험에서도 기존 바르는 방식보다 엑소좀이 피부 속으로 2.6배쯤 더 깊이 침투했다. 피부 속 콜라겐 생성과 항산화 작용도 함께 확인됐다.

연구팀은 "이번에 개발한 패치는 누구나 손쉽게 붙이기만 하면 통증 없이 약물이 피부 깊숙이 전달되는 방식이다. 앞으로 엑소좀뿐 아니라 단백질, RNA(리보핵산) 등 다양한 약물 전달에도 활용될 수 있다"며 "노화 방지 화장품은 물론 건강을 관리하는 스마트 헬스케어 패치로도 응용 가능성이 크다"고 말했다.

이번 연구 논문은 과학기술 분야의 권위 있는 국제학술지 '나노-마이크로 레터스(Nano-Micro Letters)'에 지난 23일 게재됐다.

이번 연구는 보건복지부(범부처재생의료기술개발사업단 재생의료 원천기술 개발사업), 과학기술정보통신부, 산업통상자원부 등 여러 정부 부처의 연구지원 사업을 통해 이뤄졌다. 현재 ㈜미메틱스와 협력해 제품화 연구가 진행 중이다.