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(The prototype MOF-Jet, with its drug-delivery nozzle visible at the bottom. Credit: Jeremiah Gassensmith)
(A vial of ZIF-8 microparticles. Credit: Jeremiah Gassensmith)
현재 약물 투여의 주된 방식은 경구용 알약과 주사제입니다. 특히 백신의 경우 상당 부분 주사로 투여하는 경우가 많습니다. 열과 산에 불안정하고 위장관에서 잘 흡수되지 않는 경우가 많기 때문입니다. 매번 통증이 심한 주사 대신 더 간편하고 빠르게 백신을 투여하기 위해 여러 가지 방법이 개발되었지만, 아직은 널리 사용되는 것이 없습니다.
텍사스 대학의 제레미아 가센스미스 교수 (Prof. Jeremiah Gassensmith)가 이끄는 연구팀은 최근 주목 받는 MOFs (metal-organic framework, 금속 유기 골격체)를 이용한 무통증 약물 전달 시스템을 개발했습니다. MOFs 는 내부에 많은 구멍을 지닌 구조물로 다양한 물질을 내부에 넣거나 혹은 촉매 작용을 할 수 있어 활발한 연구가 진행되고 있습니다.
그 가운데 ZIF-8 (zeolitic-imidazolate framework-8)는 격자의 크기를 정할 수 있고 다양한 물질을 조립하듯이 붙일 수 있어 큰 주목을 받고 있습니다. 물론 약물 전달 물질로도 주목받고 있는데, 약물을 오랜 시간 상온에서 안전하게 내부에 보관할 수 있기 때문입니다.
연구팀은 ZIF-8을 이용한 MOF-Jet이라는 파우더형 약물 전달 물질을 개발했습니다. 이 가루형 약물은 주사기 형태로 주입할 필요 없이 에어건으로 통증이나 접촉 없이 주입할 수 있습니다. 물론 이전에도 에어건 형식의 제트 주입기는 있어왔으나 값비싸고 쉽게 분해되지 않는 금이나 텅스텐을 사용해 활용도가 떨어졌습니다.
MOF-Jet은 훨씬 저렴한 소재를 사용하고 있을 뿐 아니라 생체내에서 더 쉽게 분해될 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 가장 큰 장점은 분해되는 시간을 조절할 수 있다는 것입니다. ZIF-8 내부에 있는 약물이나 백신은 오랜 시간 안정하게 보관할 수 있지만, 산에 노출되면 쉽게 분해되어 내부 물질을 방출할 수 있습니다. 제트에 일정량의 이산화탄소를 섞으면 조직에서 산 형태로 되어 분해 속도를 조절할 수 있기 때문에 약물이나 백신의 특징에 따라 조절이 가능합니다.
MOF-Jet이 만약 임상 시험을 통과해 실제로 사용된다면 여러 가지 장점을 기대할 수 있습니다. 우선 비접촉식이기 때문에 주사기나 주사 바늘 같은 의료 폐기물을 대량으로 만들지 않을 것입니다. 주시침 찔림 사고는 의료인에게 발생하는 감염 위험 사고 중 가장 대표적인 것입니다. 또 주사기를 꺼내고 재는 일련의 과정이 없기 때문에 접종이나 투약 속도와 간편도를 대폭 늘릴 수 있습니다. 통증이 없다면 환자 입장에서도 크게 환영할 것입니다.
다만 안전성이나 효능을 입증하는 과정이 중요한데, 과연 이 부분에서 그린 라이트가 켜질지 궁금합니다.
참고
https://newatlas.com/medical/mof-jet-powdered-drug-delivery-skin/
https://en.wikipedia.org/wiki/Zeolitic_imidazolate_framework
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