딱딱한 고체형 한계 극복…유연 나노섬유 마이크로 니들 세계 최초개발

한 번 부착하면 수일 동안 통증 없이 약물을 체내로 전달할 수 있는 신개념 마이크로 니들이 개발됐다. 꿀벌이 침을 쏘는 원리에서 착안한 기술로, 기존 주사 바늘의 통증과 짧은 부착 시간 문제를 동시에 해결할 것으로 기대된다.

한국기계연구원(기계연)은 나노융합연구본부 전소희 책임연구원팀이 중앙대학교, 국립한밭대학교, 국방과학연구소와 공동 연구를 통해 세계 최초로 ‘벌침 모사형 유연 나노섬유 마이크로 니들’을 개발했다고 22일 밝혔다.

기존의 마이크로 니들은 딱딱한 고체 형태로 제작되어 움직임이 많은 피부에 부착할 경우 1시간 이상 유지하기 어려웠다. 이 때문에 장시간 지속적인 투약이 필요한 만성질환 치료나 예방 접종 등에는 활용이 제한적이었다.

공동 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘전기방사’ 공정과 ‘벌침’의 구조적 특성을 접목했다. 연구팀은 약물이 포함된 나노섬유를 금속 바늘 표면에 층층이 쌓아 올리는 방식을 고안했다.

이 니들을 피부에 찌른 뒤 금속 바늘만 쏙 빼내면, 마치 벌침이 피부에 박히듯 나노섬유 니들만 피부 속에 남아 고정된다. 뼈대 역할을 하는 금속이 사라지고 유연한 섬유 재질만 남기 때문에, 움직임이 있어도 이물감이나 통증이 거의 느껴지지 않는다.

동물 실험 결과는 고무적이다. 연구팀이 개발한 니들을 부착한 결과, 3일 동안 피부 염증이나 발진 없이 안정적으로 유지되었으며 탑재된 약물이 지속적으로 전달되는 것이 확인됐다. 나노 섬유 특유의 미세한 구멍들이 공기를 통하게 해 장시간 부착에 따른 피부 트러블도 방지했다.

이번 기술은 본래 화학무기 공격 시 신속하고 지속적인 해독제 투여가 필요한 국방 분야(미래도전국방기술사업)를 위해 개발됐으나, 향후 민간 의료 분야로의 확장성이 매우 클 것으로 전망된다. 매일 주사를 맞아야 하는 당뇨 환자나 치매, 고령화 질환 치료제 등 장기적인 약물 관리가 필요한 분야에 혁신을 가져올 수 있다.


전소희 기계연 책임연구원은 "이번 성과는 화학·생물 무기 대응 체계뿐만 아니라 고령화 질환, 유전 질환 등 다양한 민간 의료 분야에서도 지속적이고 효과적인 치료 가능성을 열었다는 데 의미가 있다"고 밝혔다.