연세대학교 정형일 교수팀(생명공학과)이 기존 근육 주사를 이용한 백신 접종법의 통증 문제를 개선하고 효능을 극대화한 마이크로니들 기술 기반 패치형 백신을 개발했다.

이번 연구는 ‘용해성 마이크로니들 기술 기반 패치형 백신을 효율적으로 피부에 전달 가능한 적용기 개발’이라는 주제로 재료공학 분야 세계적 권위의 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF 19.924)’에 1월 6일 게재됐으며, 최신호 표지 논문으로도 선정됐다.

자세한 연구 내용은 ‘엄지 힘에 의한 탄성 변형 에너지의 신속한 방출에 기반한 용해성 미세바늘의 효율적인 전달을 위한 래치 어플리케이터(Latch Applicator for Efficient Delivery of Dissolving Microneedles Based on Rapid Release of Elastic Strain Energy by Thumb Force)’ 논문을 통해 확인 가능하다.

연세대 정형일 교수 연구팀과 주빅(대표 양휘석)이 공동 개발한 이 기술은 백신이 함유된 미세한 바늘 모양 구조체가 안정적으로 피부 안쪽으로 흡수되도록 설계해 정량 백신 전달이 가능하게 했다.

패치형 백신은 기존 주사형 백신의 통증과 불편함을 크게 개선한 기술로, 근육보다 면역 세포가 많이 분포하는 피부에 항원을 직접 전달해 감염병에 대해 뛰어난 방어 효능을 기대할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 백신 유통의 큰 장애물인 콜드체인 문제까지 해결할 수 있다는 잠재력을 가지고 있기 때문에 세계적으로 많은 연구진들이 패치형 백신 개발에 사활을 걸고 개발에 몰두하고 있다. 

하지만 지금까지의 패치형 백신은 미세한 바늘을 일정하게 피부에 전달할 수 있는 적용기의 부재가 고질적인 문제로 지적돼 왔다. 기존 적용기는 복잡한 구성으로 사용이 어렵고 가격이 비싸다는 한계뿐만 아니라 탑재된 백신을 안정적으로 정량 전달하는 데 어려움이 있어 이를 임상에 적용하기 어려웠다.

이번 연구에서 개발된 적용기는 간단한 부품으로 최적의 패치형 백신 전달을 구현해 기존 패치형 백신의 고질적인 전달 문제를 해결했을 뿐만 아니라 대량생산 및 보급에 용이하다는 장점이 있다.

연세대 정형일 교수는 “주사형 백신을 대체 가능한 패치형 백신의 상용화를 위해서는 효율적이면서도 간편한 적용기가 필요했다”면서 “이번 연구를 통해 개발한 새로운 패치형 백신 및 적용기 시스템을 활용한 새로운 백신 개발이 기대된다”고 말했다.

주빅의 양휘석 대표는 “주빅은 이번 연구 성과와 마이크로니들 분야의 오랜 연구개발 노하우를 바탕으로 기존 백신의 한계를 극복 가능한 새로운 제품을 지속적으로 개발할 것”이라며 “패치형 백신을 통해 코로나19, 인플루엔자, 결핵 등 다양한 백신을 효과적으로 접종 가능하며, 백신 부작용 최소화와 보급률 향상이 기대된다”고 밝혔다.

논문정보
● 논문제목: Latch Applicator for Efficient Delivery of Dissolving Microneedles Based on Rapid Release of Elastic Strain Energy by Thumb Force
● 논문주소: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202210805

(왼쪽부터) 연세대 정형일 교수, 연세대 강건우 박사, 주빅 양휘석 대표
 

(그림 1) Advanced Functional Materials 저널 표지
백신에 대한 기술 개발은 활발히 이뤄져 왔지만, 백신 접종을 위한 도구에 대한 연구개발은 미비했었다. 백신 접종 도구는 1801년 에드워드 제너 박사의 칼로 시작해 1853년 주사기의 발명 이후 지금까지 169년 동안 주사기를 사용해 오고 있다. 이번 주빅의 적용기에 대한 연구성과로 선정된 논문 표지는 백신 접종에 새로운 역사를 만들어 갈 것이라는 의미를 담고 있다.
 

(그림 2) 마이크로니들 기술 기반 패치형 백신과 적용기 개요
a) 적용기 대표 이미지, b) 적용기 구성 요소, c) 적용기를 이용한 패치형 백신 사용 과정.