김병수 연세대 교수팀, 약물 정밀 전달 기술 개발

[캠퍼스人+스토리] ABA 삼중블록 공중합체를 기반으로 주사형 하이드로젤 개발

김병수 연세대학교 화학과 교수(왼쪽), 백진수 제1저자. /연세대

김병수 연세대학교 화학과 교수 연구팀이 하이드로젤을 활용해 정확한 양의 약물을 전달할 수 있는 신기술을 개발해 화제다.

16일 연세대에 따르면 김 교수 연구팀은 분해 속도가 다른 두 단량체를 이용해 만든 ABA 삼중블록 공중합체를 기반으로 주사형 하이드로젤을 개발했다.

연구팀이 개발한 하이드로젤 신기술은 약산성 환경에서 두 단량체의 비율에 따라 분해성과 약물 방출 경향성을 정밀하게 제어 가능하다. 또한 낮은 온도에서 액체 상태를 유지하다가, 체온에서는 고체로 변화하는 졸-겔 전이 특성을 지닌다.

개발된 하이드로젤의 '온도에 따른 졸-겔 전이 특성'과 '약 산성 조건 아래 분해 후 다시 용액 상으로 바뀌는 모습'을 표현한 모식도. /연세대

기존 하이드로젤 기술은 약물을 전달하는 과정에서 초기에 과다하게 방출하는 한계를 지니고 있었다.

김 교수 연구팀은 한계를 극복하고자 물 분자와 쉽게 결합하며, 유연성을 가진 대표적인 생체친화성 고분자 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 기반으로 새로운 형태의 공중합체를 합성했다. 이 공중합체는 ABA 형태로, PEO 양 말단에 서로 다른 분해 속도를 가진 소수성 아세탈 곁사슬을 가진 단량체를 중합한 것이다.

김 교수 연구팀은 이 기술이 항암제 전달 시에 사용돼 암 재발 방지에도 일부 기여할 것으로 기대했다. 김 교수 연구팀은 전북대 연구팀과 함께 항암제 전달 실험을 진행한 결과 암 치료 시간과 약물 방출 속도 사이에 밀접한 관계가 있음을 확인했다.

김 교수는 "연구를 통해 넓은 범위의 약물 전달 속도 스펙트럼을 아우를 수 있는 하이드로젤 기반 약물 전달 시스템 플랫폼을 구축했다"며 "약물 전달 속도가 실제 해당 약물의 치료 효과에 직접적인 영향을 줄 수 있음을 확인했다"라고 밝혔다.

김 교수는 "현재 국내 특허 출원을 마치고 후속 연구를 통해 산업적 개발도 진행할 예정"이라며 "세브란스병원과의 협업을 통해 현재 녹내장 치료용 약물전달을 위한 초기 동물실험을 활발하게 진행 중"이라고 말했다.

연구 결과는 화학분야 국제 학술지인 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 지난 8일 온라인 게재됐다.