▲ 만성 당뇨성 창상 치료를 위한 줄기세포 모사 근적외선(NIR) 반응형 마이크로니들 개요도 / 줄기세포가 외부 자극에 반응해 엑소좀을 방출하는 생리적 기전을 모방한 세포 모사 근적외선 반응형 마이크로니들 플랫폼을 제조하였다. 만성 당뇨성 창상 부위에 근적외선을 조사하여 DNA가 결합된 나노베지클(NV-DNA) 방출을 제어한다.(그림 및 설명=한양대학교 신소재공학과 문찬호)   © 특허뉴스

 

<기사요약>

국내 연구진, 근적외선 반응형 세포모사 마이크로니들 플랫폼 개발

줄기세포 엑소좀 분비 원리 모사, 약물방출 시점·속도 제어

혈류 개선·감염 억제·조직 재생을 동시에 구현

당뇨성 창상 등 난치성 상처 치료의 새로운 전략 제시

'Advanced Materials' 게재...국제적으로 기술력 인정

빛 기반 세포모사 치료제, 재생의학의 차세대 돌파구

 

국내 연구진이 빛(光)으로 약물 방출을 제어하고, 감염까지 예방할 수 있는 차세대 마이크로니들 치료 플랫폼을 개발했다. 줄기세포의 엑소좀 분비 원리를 모사해 설계된 이 기술은 당뇨성 창상(일명 ‘당뇨발’)과 같은 난치성 상처 치료에 혁신적인 대안을 제시할 전망이다.

 

“세포의 작동 원리를 모사하다”... 생체에서 영감을 얻은 신개념 치료 기술

 

한국연구재단은 가톨릭대학교 김한영 교수팀과 한양대학교 정현도 교수팀이 줄기세포가 외부 자극에 반응하며 엑소좀을 분비하는 생리적 기전을 모방한 근적외선(NIR) 반응형 세포모사 마이크로니들 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

 

연구팀은 줄기세포의 ‘자극 반응형 엑소좀 분비’ 시스템에서 영감을 얻어, 약물의 방출 시점과 속도를 빛으로 제어할 수 있는 정밀 치료 기술을 구현했다. 이는 기존 약물전달 시스템의 비특이적·비연속적 방출 문제를 해결하고, 생체 환경 변화에 반응하는 맞춤형 치료제로의 진화를 가능케 했다.

 

“줄기세포처럼 반응하는 마이크로니들”... 구조와 원리

 

이번에 개발된 마이크로니들은 히알루론산 기반의 생분해성 니들층과 맥신(MXene) 기반의 광열 반응성 기판층으로 이루어진 이중 구조다.

 

니들층에는 줄기세포 유래 나노베지클(NV)과 연어 정자에서 추출한 DNA(PDRN)를 결합한 복합체가 탑재된다. 기판층은 근적외선을 흡수해 열로 변환하는 Ti₃C₂ 기반 맥신을 사용했다.

 

근적외선이 조사되면 맥신이 열을 발생시켜 상처 부위의 혈류를 개선하고, 감염균을 사멸시켜 2차 감염을 예방하며 동시에 열 자극으로 NV-DNA 복합체의 방출을 정밀하게 유도한다.

결과적으로 연구팀은 약물 방출 시점과 속도를 자유롭게 조절할 수 있음을 입증했다.

 

“당뇨성 창상 치료의 한계를 넘어”

 

당뇨성 창상은 혈류 장애와 지속적인 염증으로 인해 자연 치유가 어려운 만성 질환이다.

현재 치료제는 생체 내 잔존 시간이 짧고 대량생산이 어렵다는 한계가 있으며, 히알루론산 기반 마이크로니들도 치료 효능이 제한적이다.

 

이번 연구는 이러한 한계를 넘어, 세포의 생리적 반응을 모사한 ‘빛 반응형 치료 시스템’을 통해 조직 재생과 감염 억제를 동시에 달성할 수 있음을 보여주었다.

 

“빛으로 제어하는 치료제, 차세대 재생의학의 문을 열다”

 

공동 연구를 이끈 김한영 교수와 정현도 교수는 “이번 마이크로니들 플랫폼은 기존 약물전달 시스템의 비특이적 방출 문제를 극복하고 생체 환경 변화에 따라 반응하는 맞춤형 치료제로 작용할 수 있다”며, “향후 조직재생을 필요로 하는 차세대 세포모사 치료 기술로 발전할 수 있을 것”이라고 말했다. 

 

이번 연구 성과는 세계적 재료과학 저널 'Advanced Materials'에 10월 25일자 온라인판으로 게재됐다.

 

전문가들은 이 연구가 “줄기세포-광학-나노소재를 융합한 다학제적 연구로, 빛으로 세포 기능을 모사하는 최초의 정밀 치료 플랫폼”이라는 점에서 향후 재생의학·창상치료·약물전달 시스템의 패러다임을 바꿀 기술로 평가하고 있다.

 

결론적으로 이번 연구는 단순한 약물전달 기술을 넘어, “세포처럼 사고하고 반응하는 치료기기”라는 새로운 개념을 제시하며 미래 재생의학의 판도를 바꾸는 첫 신호탄이 되고 있다.

 

논문명은 Mesenchymal Stem Cell-Inspired Microneedle Platform for NIR-responsive Immunomodulation and Accelerated Chronic Wound Healing이다. 

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