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[연구] 근적외선으로 약물자동투여 '생체이식장치' 개발

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-06-07 12:30  | 수정 : 2019-06-07 12:30

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근적외선으로 약물을 투여하는 생체이식 장치의 원리
자료=한국연구재단

 

[헬스앤라이프 김성화 기자] 한국연구재단(이사장 노정혜)은 최영빈 서울대 의공학과 교수와 최진호 단국대 조직재생공학연구원 교수가 공동연구를 통해 주사바늘 없이 근적외선으로 약물을 투여하는 생체이식 장치를 개발했다고 7일 밝혔다.

 

이 장치는 밀봉된 여러 개의 약물저장소를 피부에 이식하고 근적외선을 쪼여주어 하나씩 약물이 방출되는 방식으로 작동한다. 생체이식 장치를 몸 속에 이식한 뒤 외부 장치를 이용해 피부 밖에서 근적외선을 인가해준다. 근적외선에 의해 체내 장치에서 약물저장소의 막이 선택적으로 파열되면서 성장호르몬 등 일정량의 약물이 체내로 전달되도록 했다. 

 

이번 연구에서 핵심 기술은 근적외선을 가하면 파열되는 막이다. 근적외선을 받으면 열을 발생하는 그래핀 기반 나노입자와 이때 발생한 열을 감지해 파열되는 특수 고분자로 만들어졌다.

 

연구진은 “이번에 개발한 근적외선으로 약물 투여가 가능한 체내 이식형 디바이스는 만성질병으로 장기간, 반복적 주사 약물치료가 필요한 환자의 불편함을 크게 덜어줄 수 있는 신개념 의료기기가 될 수 있다는 점에 큰 의미가 있다”라고 밝혔다.

 

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 NRF특별협력사업, 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다. 세계적 과학학술지 <미국국립과학원회보(PNAS)>에 지난달 23일 게재됐다.

 

(왼쪽부터) 최진호 단국대 조직재생공학연구원 교수, 최영빈 서울대 의공학과 교수
사진=한국연구재단

 

****** 아래는 논문 원문 일부 발췌본 (Downloaded from PNAS)

 

 

Implantable multireservoir device with stimulus responsive membrane for on-demand and pulsatile delivery of growth hormone

 

Seung Ho Lee, Huiyan Piao, Yong Chan Cho, Se-Na Kim, Goeun Choi, Cho Rim Kim, Han Bi Ji, Chun Gwon Park, Cheol Lee, Chong In Shin, Won-Gun Koh, Young Bin Choy, and Jin-Ho Choy

 

Abstract


Implantable devices for on-demand and pulsatile drug delivery have attracted considerable attention; however, many devices in clinical use are embedded with the electronic units and battery inside, hence making them large and heavy for implantation. Therefore, we propose an implantable device with multiple drug reservoirs capped with a stimulus-responsive membrane (SRM) for on-demand and pulsatile drug delivery. The SRM is made of thermosensitive POSS(MEO2MA-co-OEGMA) and photothermal nanoparticles of reduced graphene oxide (rGO), and each of the drug reservoirs is filled with the same amount of human growth hormone (hGH). Therefore, with noninvasive near-infrared (NIR) irradiation from the outside skin, the rGO nanoparticles generate heat to rupture the SRM in the implanted device, which can open a single selected drug reservoir to release hGH. Therefore, the device herein is shown to release hGH reproducibly only at the times of NIR irradiation without drug leakage during no irradiation. When implanted in rats with growth hormone deficiency and irradiated with an NIR light from the outside skin, the device exhibits profiles of hGH and IGF1 plasma concentrations, as well as body weight change, similar to those in animals treated with conventional s.c. hGH injections.

 

Article info

received for review April 30, 2019

proved May 3, 2019

PNAS first published May 23, 2019

 

Copyright & Usage

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

 

 

※ 출처  PNAS


ksh2@healthi.kr

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