단 한 번의 체내 이식으로 매일 맞던 주사를 더 이상 맞지 않아도 된다면? 최근 체내 이식으로 버튼 클릭을 통해 정확한 양의 약물을 손쉽게 투여할 수 있는 반영구적 디바이스가 개발됐다. 이는 그간 매일 약물을 자가 주사 투여하던 만성 질환 환자들에게 편리함을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 

최영빈 서울대병원 교수 ·조영민 교수팀은 피부 위에서 손쉽게 버튼 클릭으로 정교한 양의 약물을 체내에 주입할 수 있는 ‘이식형 약물전달 디바이스’를 개발했다고 6일 밝혔다. 

이 장치는 정교하지만 간단한 무전원 기계식 구동으로 배터리 교체 없이 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 크기가 작아 국소 마취를 통한 이식이 가능해 환자 부담이 적다.

기존 당뇨병이나 고도비만과 같은 만성 질병을 앓는 환자들은 치료를 위해 인슐린 등의 약물을 매일 3~4회 자가 주사 투여한다. 바늘을 통한 자가 주사 약물 투여는 바늘 공포증, 통증, 감염, 찔림 사고와 같은 불편함을 야기한다. 

특히 전체 환자군 중 20~30%는 극심한 바늘 공포증을 가지고 있다. 또한 바늘 주사에 대한 환자의 부정적 심리 요인 때문에 정해진 스케줄에 의도적으로 약물을 투여하지 않는 경우도 빈번하다.

바늘 주사를 대체하기 위해 체외 착용형 약물주입기가 개발되었지만 오랜 시간 피부에 접착제 스티커로 부착하고 있어야 하는 불편함이 있었다. 이를 해결하기 위해 이식형 약물주입기가 개발되었으나 디바이스 배터리 교체를 위한 큰 이식 수술이 반복적으로 필요했다.

이러한 상황에서 연구팀은 단 한 번의 체내 이식으로 버튼 클릭을 통해 약물을 정확하고 손쉽게 주입할 수 있는 디바이스를 개발했다. 이 장치는 버튼 클릭 수를 다양하게 하여 약물 용량을 쉽게 조절할 수 있다. 또한 장치 안에는 리필 포트와 약물 저장소가 장착되어 있다. 이는 기기 교체 수술 없이 의료진의 정기적인 주사를 통해 다회 약물 보충을 가능하게 한다.

연구팀은 체내 비만·당뇨 관련 약물 주입 효과를 확인하기 위해 △기존 바늘 피하 주사 약물 투여 군 △디바이스 이식 버튼 클릭 약물 투여 군으로 나눠 동물실험을 진행했다. 당뇨·비만 치료제(exenatide), 인슐린(혈당 저하 유도), 글루카곤(혈당 상승 유도)을 탑재한 디바이스를 실험 군에 각각 이식해 28일간 평가했다.

그 결과, 당뇨·비만 치료제(exenatide)의 경우 두 그룹 모두 음식 섭취량과 몸무게 감소 수준이 동등한 것으로 나타났다. 또한 인슐린과 글루카곤의 경우에도 혈당을 낮추거나 상승시키는 정도가 두 그룹에서 유사하게 확인됐다. 이는 해당 디바이스가 기존 바늘 주사 방식을 대체할 수 있음을 의미한다. 

뿐만 아니라 디바이스를 56일간 이식하고 평가했을 때 특이한 이물반응이나 독성은 발견되지 않아 해당 장치의 안전성을 확인했다.

조영민 내분비대사내과 교수는 “이번 연구 결과는 기존에 약물을 바늘 주사로 투여하던 방식을 탈피해 환자 스스로 바늘 없이 편리하게 약물 주입을 할 수 있게 한다는 점에서 의의가 있다”며 “개발된 디바이스를 통해 환자들에게 편의성을 제공하고 높은 치료 효과를 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.

 이어 최영빈 의공학과  교수는 “향후에는 비만·당뇨 관련 약물 이외에도 자가 주사로 투여되던 다수의 약물로 확장 적용 가능할 것으로 기대된다”며 “만성질환으로 고통받는 환자의 약물 치료 편의성을 높이는 차세대 의공학 기술로 자리매김하길 바란다”고 덧붙였다.

이번 연구는 미국 화학 공학자 협회(AIChE)의 ‘BIOENGINEERING & TRANSLATIONAL MEDICINE’ 최근호에 게재됐다. 

한편 해당 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업(중견연구)와 서울대병원 집중육성 원내과제의 지원을 받아 수행됐다. 현재 이 기술은 최영빈 교수가 교원창업한 투바이오스(주)에 이전되어 상용화를 위한 개발이 진행되고 있다.