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난치성 질환 진단·치료 신소재 개발…의료기 상용화 기대
수십 나노미터 크기 센서·약물전달시스템 개발 성공
[기사입력 2020-05-18 06:42]

난치성 질환을 진단·치료할 수 있는 신소재가 개발돼 의료기기 상용화 기대감을 높이고 있다.

18일 업계에 따르면 국내 연구진이 뇌 질환 및 난치성 피부 질환 진단, 치료에 효과적인 신소재 개발에 성공했다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 현택환 단장 연구팀은 뇌전증에 관여하는 신경전달물질인 포타슘(칼륨) 이온 농도를 실시간 측정할 수 있는 수십 나노미터(㎚·10억분의 1m) 크기의 센서를 개발했다.

뇌졸중·치매와 함께 3대 뇌 질환으로 꼽히는 뇌전증은 뇌 신경세포의 불규칙적인 이상 흥분으로 인해 발생하는 질병이다. 

뇌 신경세포가 흥분하면 포타슘 이온을 바깥으로 보내 이완해야 하는데, 포타슘이 빠져나오지 못하고 흥분 상태를 계속 유지하면 뇌전증의 증상인 발작과 경련이 일어난다.

이 때문에 뇌 속 포타슘의 농도 변화를 측정하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 소듐과 칼슘 등 세포막을 통과하는 다른 이온도 함께 분비돼 포타슘 농도만 선택적으로 측정하기 쉽지 않았다. 

특히 기존 기술로는 배양된 신경세포나 마취 상태의 동물 등 제한된 환경에서만 농도를 측정할 수 있어 실제 발작이 일어난 상황에는 적용하기 어려웠다. 

연구팀은 포타슘 이온과 결합하면 형광을 내는 염료를 나노미터 크기 입자에 넣은 뒤, 나노입자 표면에는 포타슘만 선택적으로 통과시키는 얇은 막을 코팅해 포타슘 나노 센서를 개발했다. 
염료가 내는 형광의 세기를 바탕으로 포타슘 이온의 농도를 측정하는 방식이다.'

연구팀은 이 나노 센서를 살아 움직이는 생쥐의 뇌 해마와 편도체, 대뇌피질 부위에 각각 주입한 뒤 해마 부위에 전기적 자극을 가해 발작을 일으켰다.

그 결과 부분 발작의 경우 자극이 시작된 해마에서 편도체, 대뇌피질 순으로 포타슘 이온의 농도가 증가한 것을 확인했다.

반면 전신 발작의 경우 모든 부위에서 포타슘 이온 농도가 동시에 증가하며, 지속시간 또한 길어지는 것이 관찰됐다.

기술이 상용화되면 뇌전증 환자의 뇌 신경세포 활성을 실시간으로 측정할 수 있어 전신 발작 등 응급 상황에 신속하게 대처할 수 있을 것으로 기대된다. 

현택환 단장은 "뇌전증의 발병 기전을 이해하기 위해서는 뇌의 어느 부위가 발작의 트리거(방아쇠)가 되는지가 중요하다"며 "포타슘 이온 농도와 관련이 있는 알츠하이머병, 파킨슨병 등 다른 뇌 질환 연구에도 기여할 것"이라고 말했다.    

국내 연구진이 난치성 피부질환을 치료할 수 있는 원천기술 '약물전달시스템'을 개발했다.

한국세라믹기술원 최원일 박사 연구팀은 지난 3년 간 피부투과 증진제로 알려진 15종의 키토산과 생체적합성 고분자를 기반으로 최적의 배합 비율을 찾아 개발했다.

약물전달시스템은 다양한 생리활성물질(주름개선제, 미백제, 항산화제, 항암제, 항염증제, 면역억제제, 탈모방지제, 건선치료제 등)을 안정적으로 생체 내에 전달할 수 있는 기술이다.

연구팀이 개발한 시스템은 생체 내 안전성이 우수하고 다양한 약물을 90% 이상 효율적으로 포집할 수 있으며, 피부투과 평가 시 기존 대비 투과효율이 4배 이상 높은 것으로 나타났다.

특히 유효 성분이 입증된 천연·합성 원료들의 피부 투과도 한계점을 극복할 수 있어 미세염증, 가려움증, 건선 치료제 등 난치성 피부질환의 치료를 위한 원천기술로 사용될 수 있다.

세라믹기술원은 피부트러블 개선 화장품과 난치성 피부 치료제를 개발하는 스킨메드와 기술이전 계약을 맺었다.

기술이전 금액은 정액 기술료와 경상기술료 등 총 7억원이다.

스킨메드는 올 하반기에 주름 개선 기능성 화장품을 출시하고, 2025년 건선치료제, 발모제 등의 개량신약을 출시할 계획이다.

세라믹기술원 유광수 원장은 "앞으로도 기술개발, 양산화, 안전성 및 유효성 평가 등 활발한 기업지원을 통해 국내 바이오산업의 경쟁력 강화에 기여하겠다"고 말했다.  


김양순 기자  ehealth@e-healthnews.com
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