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치료후 몸 속에서 '스르륵'…저절로 녹는 전자약 개발

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2018년 10월 21일 14:09 프린트하기

생분해성 전자약의 신경치료 과정 - 사진 제공 KAIST
생분해성 전자약의 신경치료 과정 - 사진 제공 KAIST

몸 안에 들어가 치료를 한 뒤 시간이 지나면 스스로 분해돼 사라지는 영화 속 전자약이 실제로 나올 전망이다. 구자현 미국 노스웨스턴대 연구원과 강승균 KAIST 바이오및뇌공학과 교수팀은 말초신경 손상을 전기 자극을 통해 치료할 수 있는 생분해성 무선 전자약을 개발해 의약학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 8일자에 발표했다.


말초신경 손상은 국내에서만 연간 1만 건 이상 발생할 정도로 흔한 외상이다. 1998년 캐나다에서 이뤄진 연구에 따르면 전체 외상의 약 2~5%가 말초신경 손상이다. 말초신경 손상에서는 신경이 얼마나 빨리 재생하는지가 회복률을 결정하한다. 재생 속도가 느리면 말초신경을 살아 있도록 하는 신경교세포인 ‘슈반세포’가 소멸해 재생이 아예 불가능해지거나 영구적인 근육 장애가 생길 수 있다. 


이에 따라 신경을 감싼 뒤 전기 자극을 가해 신경세포의 활성도를 높이는 전자약이 널리 연구돼 왔다. 신경세포의 활성도가 높아지면 신경세포에서 신호를 다른 신경세포에 전달하는 ‘축색돌기’의 분화가 빨라져 신경 재생을 돕는 돕는다.


하지만 기존 잔자약은 수술이 필요해 부작용 위험이 컸다. 전기신호를 전달하기 위해서는 머리카락 굵기의 신경을 전선으로 감아야 하는데, 치료 뒤 전선을 다시 제거하는 과정이 까다롭고, 자칫 오히려 신경을 손상시킬 우려가 컸다. 

 

생분해성 전자약 구조. 전체 크기는 어른 엄지손가락 정도이고, 두께는 0.3mm이다. -사진 제공 KAIST
생분해성 전자약 구조. 전체 크기는 어른 엄지손가락 정도이고, 두께는 0.3mm이다. -사진 제공 KAIST
 

구 연구원과 강 교수팀은 이를 극복하고자 100nm(나노미터, 10억 분의 1m) 두께의 매우 얇은 실리콘과 잘 구부러지는 고분자 물질을 이용해, 전체 두께가 0.3mm 수준으로 얇고 크기가 어른 엄지손가락 만한 무선 전자약을 개발했다. 이 전자약은 치료가 필요하 부위에 삽입한 뒤 외부에서 무선 신호를 통해 작동시키며, 약 일주일 동안 여러 차례 반복 치료를 할 수 있다. 또 생분해성 고분자 물질을 사용해, 치료가 다 끝난 뒤 수 개월 내에 깨끗이 분해돼 흡수 또는 배출된다. 신경 손상 위험이 높은 제거 수술이 불필요하다.


연구팀은 이 무선 생분해 전자약이 말초신경 손상은 물론 뇌손상 및 척추손상 등 중추신경의 재활과, 부정맥 치료를 위한 단기 심장박동기에도 응용할 수 있을 것으로 내다봤다. 2016년 최초로 생분해성 뇌압측정기를 개발해 ‘네이처’에 발표했던 강 교수는 “생분해성 전자소자 시장에서 한국이 핵심 역할을 할 것”이라고 말했다.

 

 
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