체내 이상 감지해 약물을 방출하는 ‘스마트 연골’

영국 케임브리지대 연구팀이 체내 pH에서 미세한 변화를 감지해 약물을 방출하는 소재를 개발했다. 관절염 통증 등을 즉각적으로 포착해 곧바로 진통 효과를 낼 수 있는 스마트 연골로 이어질 가능성이 기대된다.

체내 종양이나 염증을 일으킨 관절에서는 pH가 미묘하게 변한다. 이에 주목한 연구팀은 pH 변화에 반응하는 소재가 있으면 그 변화를 자극으로 삼아 약물을 방출하는 구조를 설계할 수 있다고 보고 연구를 진행했다.

연구팀은 특정 분자를 수용하는 호스트 분자와 그 안에 자리 잡는 게스트 분자 상호작용에 착안했다. 외부 요인에 따라 이 조합이 얼마나 결합하거나 분리되는지를 규명한 결과 체내 pH가 특정 범위에 들어가면 장시간 결합하고 다른 범위에서는 분리되는 특성을 가진 소재를 개발하는 데 성공했다.

이 소재는 고분자 겔을 이용해 제작됐으며 평상시에는 변화가 없지만 산성도가 높아지면 연해져 젤리처럼 변하고 내부에 저장된 약물 분자 방출을 촉진한다. 또 소재가 좁은 pH 범위에서만 반응하도록 설계돼 필요한 부위와 시점에서 정밀하게 약물을 방출할 수 있어 부작용을 줄일 수 있는 가능성도 제기됐다.

이 기술을 적용하면 체내 염증을 감지해 약물을 방출하는 인공 연골을 구현할 수 있다. 연구팀 관계자는 이 소재가 연골 특성을 모방할 수 있어 관절에 활용하는 데 관심이 있었다며 이번 연구를 통해 약물 방출 기능까지 확인되면서 기대가 더 커졌다고 밝혔다.

연구팀은 이 소재는 체내에서 이상이 발생했음을 감지해 필요한 부위에 치료약을 전달할 수 있다며 이를 통해 반복적인 약물 투여를 줄이고 환자 삶의 질을 높일 수 있을 것이라고 설명했다.

연구팀은 이론적으로 즉효성과 지연성을 지닌 약물을 동시에 포함시켜 수일·수주·수개월에 걸친 치료를 지속적으로 이어갈 수 있다고 보고 있다. 앞으로 생체 시스템에서 실험을 거쳐 실제 환경에서의 성능과 안전성을 평가하는 것이 목표다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.