(Scientists at Stanford University and University of North Carolina at Chapel Hill use 3D printer to create vaccine patch. Credit: University of North Carolina at Chapel Hill)
코로나 19 대유행을 계기로 다양한 형태의 백신 기술이 활발하게 개발되고 있습니다. 이 가운데는 mRNA 백신처럼 백신 제조 기술도 있지만, 백신을 전달하는 방법 역시 활발하게 연구되고 있습니다. 예를 들어 앞서 소개한 스프레이 형태의 백신이나 혀 밑에 녹여 먹는 설하정 등이 그것입니다. 그리고 5mm 이내의 작은 미세침 여러 개를 이용한 미세침 패치 (microneedle patch) 기반 백신도 연구되고 있습니다.
스탠포드 대학의 요셉 M. 드시모네 교수 (Joseph M. DeSimone, professor of translational medicine and chemical engineering at Stanford University and professor emeritus at UNC-Chapel Hill)가 이끄는 연구팀은 3D 프린터를 이용한 미세침 패치를 개발했습니다. 미세침 패치는 깊은 곳을 찌르지 않는 작은 침을 여러 개 배치해 신경을 건드리지 않고 피부에 서서히 약물을 배출하기 때문에 통증 없이 주사제를 지속적으로 투여할 수 있다는 장점이 있습니다.
백신의 경우 근육 주사처럼 한 번에 많은 항원을 주입하는 대신 실제 바이러스나 세균에 감염된 것처럼 서서히, 그리고 지속적으로 항원을 주입해 아나필락시스나 기타 주입 부위 통증 같은 부작용을 줄이면서도 더 강한 면역 반응을 기대할 수 있습니다.
하지만 백신을 미세침 패치 형태로 개발하는 것은 만만치 않은 과제입니다. 대부분의 백신이 냉장 혹은 냉동 보관이 필요한 경우가 많아 사람 체온에서 오래 효과를 유지하기 어렵기 때문입니다. 또 백신마다 가장 좋은 미세침 형태가 조금씩 다르다는 점도 문제입니다.
연구팀은 이 문제를 극복하기 위해 특수한 폴리머를 이용한 미세침(polymeric microneedles)을 3D 프린터로 제조했습니다. 이렇게 만든 미세침 백신 패치는 최대 50배나 강한 T 세포 및 항체 반응을 유도했습니다. 피부에 붙이는 패치는 누구나 쉽게 처방 받아서 붙일 수 있고 복잡한 저장 및 수송 시스템을 필요로 하지도 않아 코로나 19 백신은 물론 다른 백신에도 효과적으로 사용될 수 있습니다.
다만 백신을 안정적으로 보관하고 있다고 피부에서 서서히 방출하는 물질을 개발하는 것이 관건이 될 것으로 예상됩니다. 그래도 이렇게 백신 관련 기술 개발이 활발한 만큼 앞으로 코로나 19 뿐 아니라 다른 백신의 효능도 크게 높아질 수 있을 것으로 기대됩니다.
참고
https://medicalxpress.com/news/2021-09-3d-vaccine-patch-vaccination-shot.html
Cassie Caudill et al, Transdermal vaccination via 3D-printed microneedles induces potent humoral and cellular immunity, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2102595118
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