[포항=일요신문] "이번에 개발된 하이드로젤은 류마티스 등 자가면역질환에서 염증반응을 일으키는 주요 물질인 일산화질소가 있으면 이에 반응해 약물을 방출하고, 일산화질소를 제거해 질병을 치료하는 획기적인 물질이다."
포스텍(포항공과대학교, 총장 김무환) 은 이 대학 화학과 김원종 교수, 통합과정 김태정씨 연구팀이 ㈜옴니아메드와 공동연구로 류머티즘 관절염증이 있는 부위에 주사기로 주입하면 주입과 동시에 염증을 일으키는 일산화질소와 반응해 국소적으로 부작용 없이 일산화질소를 제거하고, 치료 약물은 전달하는 하이브리드젤을 개발했다고 10일 밝혔다.
이 연구성과는 재료 분야 세계적인 학술지 어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)에 게재됐다. 표지(inside front cover) 논문으로도 선정됐다.
![포스텍 화학과 김원종 교수 (사진=포스텍 제공)](https://storage3.ilyo.co.kr/contents/article/images/2021/0810/1628562523568886.jpg)
염증을 없애기 위해서는 과발현된 일산화질소를 선택적으로 포집하는 것이 중요한데, 지금까지 개발된 일산화질소 포집 하이드로젤은 국소 부위에 직접 주사할 수 없거나, 주사가 가능하더라도 다른 부위로 쉽게 빠져나가기 때문에 부작용 없이 일산화질소를 제거하는 데 한계가 있다는 것이 연구팀의 설명이다.
연구팀은 특히 정상 농도 범위의 일산화질소는 생체 내에서 중요한 역할을 하기 때문에 주사 부위가 아닌 인체의 전신이나 다른 부위에서까지 일산화질소를 제거할 경우 오히려 부작용을 일으킬 수 있다고 했다.
이에 염증 부위에 손쉽게 주사할 수 있고, 국소 부위에서 오랫동안 지속하면서도 염증 정도에 따라 항염증제를 선택적으로 조절할 수 있는 하이드로젤 포집체를 설계한 것.
연구팀은 먼저, 주사기를 이용해 직접 주입할 수 있도록 액체 형태로 제작하고, 항염증 약물을 담지 할 수 있는 고분자 자가조립체를 가교시켰다. 이렇게 제작된 하이드로젤은 환부에 주입 시 즉시 하이드로젤로 변환해 표적 부위에 과발현된 일산화질소를 포집해 제거한다.
또한, 나노미터 사이즈의 자가조립체를 포함한 하이드로젤은 외부의 압력에 의해 붕괴되더라도 자가치유돼 관절 부위의 점성 보충에 도움이 될 수 있다.
한편 연구팀은 세포 및 소동물실험으로 하이브리드 하이드로젤이 염증 부위에서 비정상적으로 높은 일산화질소를 포집하고, 이후 가수분해돼 농도에 따라 약물을 전달하는 것을 확인했다. 항염증제인 덱사메타손을 이 하이드로젤에 담아 류머티즘 관절염 모델에 주사했을 때 염증 증상이 크게 완화되는 것도 확인했다.
김원종 교수는 "이번에 개발된 하이드로젤 포집 시스템은 다양한 염증성 질환에 간단한 공정으로 적용할 수 있어, 현재 시판되거나 임상 시험 중인 치료법에 적용이 가능할 것"이라고 말했다.
이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 미래소재디스커버리사업, ICT명품인재양성사업, 기초연구실 사업의 지원 그리고 ㈜옴니아메드와 POSTECH의 산학과제로 수행됐다.
최창현 대구/경북 기자 ilyo07@ilyo.co.kr