https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202501371
통증 없이 장기 부착이 가능한
벌침 모사형 유연 나노섬유 마이크로 니들 세계 최초개발
기계연-중앙대-국립한밭대학교-국과연, 벌침 모사형 유연 나노섬유 마이크로 니들 개발
동물실험으로 3일간 통증 없이 우수한 착용감 유지, 지속적인 약물 전달이 가능함을 확인
유연 나노섬유 마이크로 니들의 화학무기 대응 국방체계 적용 가능성 확인
미래도전국방기술사업(방위사업청)으로 추진된 기계연-중앙대 학연교류 공동 연구성과
한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연) 나노융합연구본부 나노리소그래피연구센터 전소희 책임연구원(중앙대학교(총장 박상규) 약학대학 학연교수 겸임)은 중앙대학교 약학대학 강원구 교수, 의과대학 윤유식 교수, 국립한밭대학교 기계공학과 하지환 교수, 국방과학연구소 연구진과의 공동연구를 통해, ‘수일간 통증없이 장기 부착이 가능한 벌침 모사형 유연 웹(Web) 마이크로 니들’을 세계 최초로 개발했다.
기계연 공동 연구팀이 세계 최초로 개발한 유연 나노섬유 마이크로 니들은 수일간의 서방형 약물전달이 가능하면서도 통증이 없고 착용감이 매우 우수하다. 개발한 마이크로 니들에 화학무기 대응 및 중추신경계 질환 치료 약물을 탑재하여 동물실험을 수행한 결과, 수일간의 서방형 약물전달이 가능함을 성공적으로 확인했다.
연구팀은 전기방사 공정 시 발생하는 정전기력을 수집용 금속 마이크로 니들 표면에 집중시켜, 전기방사 나노섬유가 금속 마이크로 니들 표면에 형성되도록 하였다. 이 세계 최초의 전기방사 나노섬유 마이크로 니들은 전기장 형성으로 인해 가장 가까운 금속 마이크로 니들의 상단부에서부터 응집되어 방사형으로 전기방사 나노섬유 마이크로 니들이 금속 마이크로 니들 표면에 형성된다. 이 나노섬유 마이크로 니들이 코팅된 금속 마이크로니들을 피부에 붙인 후 즉시, 금속 마이크로 니들을 제거하면, 벌침이 피부에 찔러 들어가 고정되는 원리와 같이 나노섬유 마이크로 니들만 피부 내에 고정되어 지속적 약물 전달을 가능하게 한다.
또한 개발된 나노섬유 마이크로니들은 유연성이 뛰어나 장시간 착용해도 피부 통증이나 이물감이 거의 없고, 내부에 형성된 나노~마이크로 크기의 미세 다공구조로 우수한 통기성을 확보해 장시간 부착에 따른 피부 발진을 현저히 줄일 수 있다.
기계연 전소희 책임연구원(오른쪽)이 마이크로 니들 샘플을 보며 연구팀과 논의하고 있다
기계연 전소희 책임연구원은 “이번 연구성과를 통해 화학·생물무기 대응 국방체계는 물론 고령화 질환, 유전 질환, 환경성 질환 등 다양한 민간 질병 치료 분야의 지속적이고 효과적인 질환 관리에 대한 잠재력을 확인했으며, 2024년 기계연-중앙대 학연교류 협약체결 이후 도출된 공동 연구성과이기에 더욱 큰 의미가 있다”라고 밝혔다.
* 논문명: Bee Stinger-like Wearable Electrospun Web Microneedles for Sustained CNS Drug Delivery, DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202501371
한편, 본 연구는 방위사업청 재원을 기반으로 국방과학연구소의 지원을 받아 미래도전국방기술 연구개발사업으로 추진되었다.
한국기계연구원
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