인공관절 스카이브와 공동연구 'PLGA 약물방출' 메커니즘 규명
'최적 치료율, 최소 부작용' 효과 새 골관절염 치료제 개발 기대
▲연세사랑병원 고용곤 병원장이 무릎 통증을 호소하는 환자를 진료하고 있다. 사진=연세사랑병원
보건복지부 관절 전문 연세사랑병원은 9일 “인공관절 PNK를 개발한 스카이브 연구진과 공동 연구를 통해 연골 재생을 위한 카르토제닌(Kartogenin)이 탑재된 'PLGA(폴리산) 미세구체'의 약물 방출 메커니즘을 규명했다"고 밝혔다.
이번 PLGA 미세구체 약물방출 메커니즘 규명으로 연골조직 공학에서 치료 효율을 최적화하고 부작용을 최소화하기 위해 '카르토제닌' 방출 동역학을 조절하는 기초 틀을 제공하게 됐다고 연세사랑병원은 설명했다.
연구팀에 따르면, 카르토제닌은 관절의 손상된 연골을 재생시킬 수 있는 물질로, 연골에 있는 중간엽줄기세포의 활동을 촉발시켜 연골세포 생성을 통한 손상된 연골을 다시 자라나게 하는 것으로 알려졌다.
또한, 생분해성 고분자 폴리산(PLGA:polylactide-co-glycolide)는 우수한 생분해능을 가진 생체재료로 널리 이용되고 있으며, 여기에 약물을 방출하는데 사용되는 생분해성 '미세(마이크로입자) 구슬' 약물 운반체를 접목시킨 것이 'PLGA 미세구체'다.
이번 연구는 중간엽 줄기세포의 연골분화 유도제이자 연골 재생의 핵심인 '카르토제닌'을 이용한 치료법을 중심으로 진행됐다. 기존 연구에서는 미세구체 제조의 구체적 특성에 대한 자료가 부족했으나, 이번 연구에서는 다양한 조성의 PLGA 미세구체에 카르토제닌을 로딩(탑재)하여 입자 크기, 크기 분포, 캡슐화 효율, 약물 로딩 및 방출 프로파일을 종합적으로 특성화했다.
연구에서는 중합체, 약물, 용매 비율 및 계면활성제 사용을 변수로 적용하여 특히 계면활성제가 입자에 미치는 영향을 조사했다. 계면활성제 도입에 따라 입자의 형태가 고체에서 다공성 표면 구조로 변화했다. 카르토제닌의 누적 방출은 28일째 53.8%에서 80.9%까지 다양하게 나타났다.
고용곤 연세사랑병원장은 “이번 연구 성과는 환자 중심의 혁신적 접근법과 최첨단 기술의 융합을 통해 얻어진 결과로 연골 재생과 무릎 관절치료 분야에서 새로운 패러다임을 제시하고 있다"면서 “골관절염 같은 질환의 치료법 개발에 상당한 기여를 할 것"이라고 기대감을 나타냈다.
연구 내용은 '카르토제닌이 탑재된 PLGA 마이크로스피어의 준비 및 약물 방출 프로파일에 대한 연구' 제목의 논문으로 조직공학 분야 국제학술지 '소재 프런티어(Frontiers in Materials)' 최근호에 게재됐다.
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