생물막을 물리적으로 찟는 미세침 패치

(A couple of the prototype patches, with the microneedles visible on the underside of the one on top. Credit: Purdue University/Vincent Walter)

당뇨 환자에서 볼 수 있는 발의 궤양 (당뇨발이라고 부르는 당뇨병성 족부병증)은 만성으로 진행되면 쉽게 낫지 않습니다. 욕창 환자에서 볼 수 있는 만성 궤양도 마찬가지입니다. 기저 질환이 있는 경우 아무래도 감염에 대한 면역력이 떨어지고 상처 역시 잘 치유되지 않기 때문입니다. 여기에 항생제 내성균까지 침투하면 치료는 더욱 어려워집니다.

과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 다양한 방법을 개발하고 있습니다. 퍼듀 대학의 연구팀은 자연스럽게 녹아 사라지는 미세침 패치 (microneedle patch)를 이용해 생물막 (biofilm)을 파괴하고 세균 감염을 효과적으로 치료하는 방법을 개발했습니다.

세균 역시 거친 세상에서 살아가기 위해 서로 힘을 합칩니다. 생물막은 생존을 위한 세균의 지혜로 여러 가지 분비물로 된 점액질의 막입니다. 생물막은 항생제 같은 유해 화학물질을 막아주고 세균 성장에 좋은 환경을 제공합니다. 반대로 말하면 생물막 때문에 항생제 효과가 떨어지고 감염이 잘 치료되지 않는 것입니다.

미세침 패치는 수mm 이내의 작고 가느다란 바늘로 궤양이나 상처 표면의 생물막을 물리적으로 찟은 후 아래 조직에서 수분을 흡수해 자연스럽게 용해됩니다. 이 때 미세침에 포함된 약물 성분이 세균을 제거하고 상처를 치료하는 데 도움을 줍니다. 그냥 약물만 투여하는 것보다 생물막을 물리적으로 파괴하는 만큼 더 효과적으로 치료할 수 있다는 복안입니다.

연구팀은 미세침 패치에 과산화칼슘 (Calcium peroxide)을 넣고 이를 돼지 피부를 이용한 동물 모델에서 테스트했습니다. 미세침은 5분 이내로 용해되었으며 이 때 과산화칼슘이 산소를 만들어 세균을 죽이고 새로운 조직 생성을 자극하는 원리입니다. 미세침은 신경까지 도달하지 않기 때문에 환자에는 통증이 없습니다. 또 항생제가 아닌 과산화칼슘을 사용해 내성균에 대해서도 효과적입니다.

앞으로 동물 실험을 거쳐 충분한 안전성과 효과가 입증되면 임상시험을 진행할 것으로 보입니다. 아이디어는 그럴 듯 한데, 사람에서도 그럴 듯한 결과를 보여줄지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/microneedle-patch-bacterial-biofilms-chronic-wounds/

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.1c00087

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