김광명 교수 공동연구팀, Chemical Engineering Journal에 무선 제어 이식형 광·약물 전달 플랫폼 기반 항암 복합 치료 연구 게재

김광명 교수 공동연구팀, Chemical Engineering Journal에 무선 제어 이식형 광·약물 전달 플랫폼 기반 항암 복합 치료 연구 게재

항암 치료의 효과를 높이고 전신 부작용을 줄이기 위해 종양 부위에 약물을 직접 전달하는 이식형 약물 전달 시스템이 주목받고 있다. 그러나 기존 시스템은 서로 다른 약물의 방출 시점과 순서를 독립적으로 조절하는 데 한계가 있으며, 약물 전달과 광치료를 하나의 장치에서 통합적으로 제어하기도 쉽지 않다. 또한, 복잡한 클린룸 기반 제작 공정은 장치의 생산과 확장에 제약으로 작용해 왔다.

이러한 한계를 극복하기 위해 김광명 교수 공동연구팀은 3D 프린팅 기반의 이중 채널 약물 전달 시스템과 마이크로-LED를 결합한 무선 제어 이식형 플랫폼을 개발하였다. 이번 연구는 성균관대학교 김태일 교수 및 호주 뉴사우스웨일스대학교 Hoang-Phuong Phan 교수 연구팀과 공동으로 수행되었으며, 국제 학술지 Chemical Engineering Journal에 게재가 확정되었다.

개발된 플랫폼은 두 개의 독립적인 약물 저장소에 온도 반응성 하이드로겔을 적용하여, 전기적 가열에 따른 하이드로겔의 수축으로 약물이 방출되도록 설계되었다. 블루투스 저에너지 통신을 통해 각 채널의 약물 방출과 마이크로-LED의 작동을 개별적으로 제어할 수 있으며, 필요에 따라 두 약물을 순차적 또는 동시 전달할 수 있다. 또한, 클린룸 공정 없이 3D 프린팅으로 미세유체 구조를 제작하여 다수의 장치를 병렬 생산할 수 있는 기반을 마련하였다.

연구팀은 대장암 동물모델에서 항암제 독소루비신(DOX)과 광감각제 베르테포르핀(VPF)을 각각의 채널에 탑재하고, 무선 제어를 통해 종양 내 국소 약물 전달을 구현하였다. 전달된 약물은 주요 장기로의 분포가 적고 종양 부위에 주로 머무르는 양상을 보였으며, 마이크로-LED를 이용한 광역학 치료를 병행했을 때 항암제 단독 치료보다 향상된 종양 성장 억제 효과를 확인하였다.

이번 연구는 다중 약물의 독립적인 방출 제어와 광치료를 하나의 이식형 장치에 통합하여, 종양 부위에서 약물과 빛을 조합하는 정밀 복합 치료의 가능성을 제시하였다. 향후 치료 목적에 맞춘 약물 투여 순서와 광조사 조건을 설계할 수 있는 국소 항암 치료 플랫폼으로의 발전이 기대된다.