▲ 이정환·신원상 교수 연구팀/사진:단국대 제공

[더존뉴스=강순규 기자]단국대학교 연구진이 감염이 발생한 부위에서만 항균제를 선택적으로 방출하는 차세대 스마트 항균 소재를 개발했다.

조직재생공학연구원 이정환 치과대학 교수와 신원상 나노바이오의과학과 교수 연구팀은 감염 부위의 산성 환경에 반응해 약물을 정밀하게 방출하는 항균 하이드로젤 소재를 개발했다.

이번 연구의 핵심은 감염이 생긴 부위에서 pH가 산성으로 변하는 생체 특성을 활용했다는 점이며, 소재는 평상시에는 약물 방출을 억제하다가 감염 환경이 조성되면 항균제를 선택적으로 내보내 병원균을 제거하도록 설계됐다.

기존 스마트 생체재료가 피부 등 특정 부위에 제한적으로 적용되는 경우가 많았던 것과 달리 연구팀은 이번 소재가 구강 질환인 치주염과 피부 상처 감염 모두에 활용될 수 있음을 확인했다.

하나의 플랫폼 기술로 다양한 감염성 질환에 적용할 수 있다는 점에서 의료 분야 활용 가능성이 크다는 평가이다.

특히, 항생제 내성균으로 알려진 MRSA 감염 모델에서 약 99%의 세균 감소 효과가 나타났으며, 상처 치유 효과도 함께 확인됐다.

병원균은 억제하면서 유익균은 최대한 보존해 감염 이후 무너진 미생물 균형 회복에도 도움을 줄 수 있다는 점이 특징이다.

이번 성과는 외부 자극 없이 체내 감염 환경 변화만으로 약물 방출을 조절하는 치료 전략을 제시했다는 데 의미가 있으며, 감염이 없는 부위에서는 불필요한 약물 노출을 줄이고 감염 부위에서는 치료 효과를 집중할 수 있어 안전성과 효율성을 동시에 높일 수 있기 때문이다.

또 이번 연구는 소재 개발과 바이오 분석 및 동물실험 검증이 함께 이뤄진 융합연구 사례로도 주목되고 있으며, 재료과학과 생명과학에 이어 치의학 분야 연구진이 협력해 소재 설계부터 치료 효과 입증까지 전 과정을 수행했다.

이정환 교수는 “감염 부위에서만 선택적으로 작동하는 항균 시스템을 구현해 치료 효율과 안전성을 높였다”며 “앞으로 다양한 감염성 질환 치료에 적용 가능한 플랫폼 기술로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.

▲ pH 반응형 하이드로겔의 작동 원리 모식도/사진:단국대 제공

한편, 이번 연구 결과는 화학·재료과학 분야 국제 학술지 ‘Advanced Composites and Hybrid Materials’에 게재됐다. 논문명은 ‘pH-gated antimicrobial hydrogel with conformational adaptation for precision therapeutic release’이다.