문어 빨판 모방한 새로운 패치, 환자에게 주삿바늘 없이 약물 주입해준다

환자에게 약물을 주입할 때 가장 효과적인 방법 중 하나는 바늘을 사용하여 혈류에 직접 주사를 놓는 것이다. 그러나 이것은 특히 바늘에 대한 두려움이 있는 어린이나 성인에게 불편한 경험이 될 수 있다. 환자는 대신 경구 약을 복용할 수 있는 옵션이 있지만, 당뇨병 치료와 같은 데 쓰이는 큰 분자를 함유한 약물은 이러한 방식으로는 효과적으로 흡수되지 않는다.

그런데 국제 의학전문지 《사이언스 중개의학(ScienceTranslational Medicine)》 최근판에 발표된 자료가 눈길을 끌고 있다. 중국과 스위스 출신 과학자들이 바늘이 필요없는 대안을 고안해 화제가 되고 있다는 내용인데, 문어 빨판처럼 뺨 안쪽에 달라붙는 약물로 채워진 작게 생긴 컵이 바로 그것이다. 이 장치는 쉽게 접근할 수 있으며 또 언제든지 제거할 수도 있고, 타액으로 인해 뺨 안쪽에서 흡수되는 약물이 용해되는 것을 방지한다.

직접 패치 개발에 참여하지는 않았지만 이 소식을 접한 또 다른 미국 보스턴대학의 화학자인 '아트로 베가스(Arturo Vegas) 교수는 "구강을 통한 약물 전달은 정말 성배와 같습니다. 그래서 여전히 환자들이 선호하는 투약 형태인 것이죠. 이는 더 높은 순응도로 환자에게 더 나은 결과를 부여할 뿐 아니라, 전반적으로 부작용을 감소시킨다는 의미"라고 평가했다.

일반적으로 빽빽한 뺨 안쪽 점막을 통해 약물을 전달하는 것은 그다지 효과적이지 않다. 그러나 빨판 컵(suction-cup)은 뺨을 늘려 약물이 통과할 수 있는 표면적을 더 넓게 만든다.

연구팀은 설계 테스트를 위해 3.1 x 1.0cm 크기의 고무 빨판 모양의 패치를 3차원으로 제작하기 위해 3D프린팅을 했다. 그들은 당뇨병 치료제인 데스모프레신(desmopressin)을 빨판 위에 놓고 인간과 비슷한 뺨 안쪽 점막을 가진 다리도 짧고 몸집도 작은 비글(beagle) 사냥개 세 마리를 동원해 그 중 한 마리의 뺨 안쪽에 삽입했다. 그리고 비교를 위해 다른 두 마리에게는 각각 알약과 주사를 놓아 투약했다. 3시간이 지나 검사해보니 연구팀은 패치를 가진 개의 약물 혈장 농도가 정제(tablet)를 복용한 개보다 150배 이상 높다는 사실을 발견했다.

스위스의 취리히연방공대(ETH Zurich)에서 약물 제형 및 전달체계 연구를 담당하고 있는 장 크리스토프 르루(Jean-Christophe Leroux) 연구원은 "우리는 이토록 간단한 시스템으로 얻을 수 있는 흡수 수준에 깊은 인상을 받았다"며 "그러나 경구 패치의 경우는 주사를 통해 전달되는 약물보다 덜 효과적이었다"고 비교 결과를 밝혔다.

연구팀은 데스모프레신보다 4배나 더 큰 분자를 가진 세마글루타이드(semaglutide)라는 약물로 채운 패치를 추가로 테스트했다. 30분이 경과한 후 그들은 패치를 착용한 비글 개가 정제를 복용한 녀석의 혈류에 흡수된 것과 비슷한 양의 세마글루타이드를 가지고 있음을 발견했다.

마지막으로 연구팀은 40명의 건강한 지원자들을 대상으로 물로 채워진 패치가 말하고, 움직이고, 입을 헹구는 동안 얼마나 잘 버티는지도 확인했다. 30분이 지난 후 검사해보니 40개의 패치 중 5개만 떨어졌는데, 이는 부적절한 부착 또는 조작 때문이었다. 대부분의 지원자들은 매일, 매주 그리고 매월 사용을 위해서는 주사보다 패치를 더 선호한다고 말했다.

패치의 반복 사용이 환자에게 어떤 영향을 미치는지 확인하려면 추가적인 테스트가 필요하겠지만, 연구팀은 그들이 개발한 기술이 "비침습적(noninvasive)이고 간단해서 환자가 쉽게 적응할 수 있다"고 결론지으며 "단순성과 모듈성으로 인해 이 기술은 위장(GI: gastrointestinal)에서 빠르게 분해되거나 흡수가 잘 되지 않는 광범위한 화합물 투여에 적합하다"고 설명한다.

이처럼 어느 정도 연구개발이 끝난 연구팀은 이제 빨판 컵 디자인을 시장에 공개할 채비를 하고 있다. 이들은 임상시험을 시작하기 전에 더 많은 테스트를 수행하는 한편, 업계 파트너와 자금 투자자를 찾고 있다.

기술 특허까지 취득한 이들 연구팀은 앞으로 현재의 제약 규정을 충족하는 진공 패드도 만든다는 계획이다.

자연중심의 청색기술이 문어 빨판처럼 세상의 모든 것을 지속적으로 빨아드리고 있다는 사실을 하나씩 실감하게 된다.