1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

  바이오의약품은 높은 치료 효율과 명확한 작용 기전을 바탕으로 차세대 헬스케어 산업의 핵심 분야로 주목받고 있습니다. 그러나 위장관 환경에서의 불안정성으로 인해 대부분 주사제로 투여되고 있어, 환자 편의성과 접근성을 높이기 위한 경구 전달 기술 개발이 중요한 과제로 남아 있습니다. 이러한 배경에서 바이오의약품의 경구 투여를 가능하게 하는 전달 플랫폼 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
  경구 투여 플랫폼 중 고분자 기반 약물 전달 시스템은 위장관 환경에서 약물을 보호하고, 특정 부위에서 선택적으로 방출되어 많은 연구가 이뤄졌습니다. 또한, 3D 프린팅 기술은 약물 전달 시스템의 구조를 정밀하게 설계할 수 있어 개인 맞춤형 의약품 개발의 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 기존의 약물 전달을 위한 3D 프린팅 연구들은 주로 합성 고분자나 저분자 약물에 초점을 맞추고 있어, 생체 친화적이면서 경제성이 우수한 천연 고분자를 활용한 바이오의약품 경구 투여 플랫폼 개발에는 한계가 있었습니다.
  본 연구에서는 천연 고분자인 펙틴과 키토산을 기반으로 한 하이드로겔을 설계하고, 3D 프린팅을 통해 자유형상 구현이 가능한 경구 전달 플랫폼을 개발했습니다. 펙틴은 대장 특이적 전달이 가능하다는 장점이 있지만, 형태 유지력이 낮아 자유형상 3D 프린팅에는 한계가 있습니다. 이를 해결하기 위해, 강한 양전하를 띄는 키토산과 정전기적 상호작용을 활용하여 펙틴-키토산 고분자 복합체를 형성하였고, 나노셀룰로오스와 펙틴 및 키토산의 이온경화제를 혼합한 지지체를 도입함으로써 안정적인 자유형상 3D 프린팅에 성공했습니다.
  바이오의약품의 탑재 가능성을 확인하기 위해 모델 소 혈청 알부민(Bovine serum albumin, BSA)을 탑재하여 소화 환경에서의 방출 거동을 분석한 결과, 기존 펙틴 단일 하이드로젤 대비 키토산과 이온 경화제 도입에 따라 하이드로젤의 기계적 강도는 최대 2.4배, 서방형 방출 특성은 약 2배 향상되었습니다. 더 나아가 자유형상 3D 프린팅을 활용해 약물 탑재 위치와 표면적 비율을 조절한 3가지의 다른 모델을 합성하였고, 대장에서의 약물 방출을 최대 약 12배까지 증가함을 확인했습니다.
  본 연구를 통해 개발된 펙틴-키토산 하이드로겔 3D 프린팅 플랫폼은 향후 면역질환, 염증성 장질환, 대장암, 비만 치료제 등 다양한 바이오의약품의 개인 맞춤형 경구 투여 시스템 개발을 위한 기반 기술에 활용될 것으로 기대됩니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

  본 연구는 연세대학교 생명공학과 노영훈 교수님 연구실(핵산나노공학연구실, http://www.dnarohlab.com/)과 국내 3D 프린팅 종합솔루션 코스닥 기업인 (주)링크솔루션과의 공동연구를 통해 수행했습니다.
  우리 연구실은 핵산(DNA, RNA)을 기반으로 생체소재 및 유·무기 소재를 결합한 기능성 하이브리드 생체재료를 개발하고 있으며, 실질적인 산업화 및 기술이전을 목표로 의약학, 식품, 화장품, 헬스케어 등 다양한 산업 분야로 확장하는 응용지향적 연구를 수행하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

  연구를 하다 보면 쉽게 풀리지 않는 문제를 자주 마주하게 됩니다. 하지만 포기하지 않고 끝까지 시도하다 보면, 결국 해결의 순간이 찾아오는 것 같습니다.
  연구실에서 처음으로 3D 프린팅을 시도했을 때 장비 셋업부터 공정 조건 최적화까지 모든 과정이 정말 막막했습니다. 수없이 많은 테스트를 반복하며 하나씩 조건을 맞춰 나갔고, 그 과정에서 자유형상 프린팅에 성공했을 때 큰 보람을 느꼈습니다.
  논문 투고 과정에서도 단계마다 여러 어려움이 있었지만, 지도교수님과 참여 연구자분들의 도움과 조언 덕분에 무사히 마무리할 수 있었습니다. 이러한 과정을 통해 연구는 개인의 노력뿐만 아니라, 함께 고민하고 협력하는 과정 속에서 완성된다는 점을 다시 한 번 느끼게 되었습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

  첫번째로, 매일 조금씩이라도 성장하려는 자세가 중요하다고 생각합니다. 꼭 지금 하고 있는 연구 주제와 직접적으로 연결되지 않더라도, 주어진 일에 성실하게 임하다 보면 그 경험이 나중에 크든 작든 반드시 의미 있게 돌아온다고 느꼈습니다. 어제보다 나은 자신이 되겠다는 마음으로 꾸준히 임하는 태도가 중요하다고 생각합니다.
  둘째로, 체력 관리를 소홀히 하지 않았으면 합니다. 연구는 단기간에 결과가 나오는 일이 아니라 긴 시간 동안 집중해야 하는 과정이기 때문에, 당장의 성과를 위해 무리하기보다는 자신의 건강을 잘 챙기면서 연구를 이어가는 것이 좋을 것 같습니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

  본 연구에서 구축한 펙틴-키토산 하이드로겔 경구 투여 플랫폼을 기반으로, 다양한 약물을 탑재할 수 있는 시스템으로 확장하고자 합니다. 향후 약물 특성에 따른 방출 거동 및 투여 효율을 3D 프린팅을 통해 정밀하게 제어함으로써, 개인 맞춤형 바이오의약품 경구 투여 플랫폼 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

  의미 있는 결과로 이어질 수 있도록 이끌어 주시고, 항상 아낌없는 지도와 조언을 해주신 노영훈 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 연구와 대학원 생활 전반에 걸쳐 많은 경험과 배움을 나눠주신 양경직 박사님께 진심으로 감사드립니다. 연구 초창기부터 리비전까지 여러 방면으로 도움을 주신 윤형선 연구소장님께 감사드립니다. 리비전 과정에서 함께 고생한 희연, 민지에게 고마운 마음을 전합니다.
  마지막으로 저의 선택을 늘 존중하고 믿어주는 가족들, 흔들리는 순간마다 응원과 격려를 수없이 보내준 친구들, 따뜻하고 멋진 고양이 빈센트와 토토에게 이 자리를 빌려 정말 고맙고 사랑한다는 말을 전하고 싶습니다.