[한국기술뉴스] 성균관대학교(총장 신동렬) 화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀(제1저자 김예은 석박사통합과정, 최승우 박사)이 국소 스테로이드제의 사용 없이 아토피 염증 부위의 활성산소종을 효과적으로 제거해 아토피 피부염을 치료하는 항산화 하이드로겔 패치를 개발했다고 밝혔다.

활성산소종은 우리 몸에서 세포의 신호전달을 담당하는 필수 요소지만, 과도하게 많아지면 산화 스트레스가 증가함에 따라 DNA 파괴, 단백질 산화, 인지질의 과산화 등을 유발하여 세포의 사멸을 유도하거나 여러 염증성 사이토카인 등을 생성하여 노화 및 여러 질병을 유발한다.

또한 아토피 피부염 치료를 위해 스테로이드제, 항히스타민제, 항생제 등이 일반적으로 가장 많이 사용되고 있으나, 이 치료제들은 지속적인 사용 시 비만과 근육 약화, 혈압 상승 등을 유발하는 쿠싱 증후군이나 피부 장벽 약화, 졸음 등을 유발한다는 한계점이 존재한다. 특히 아토피 피부염은 만성 질환으로 발전하는 경우가 많고 재발가능성이 높아 지속적인 치료가 필요하기 때문에, 환자들은 이와 같은 부작용을 무릅쓰고 계속 치료제를 사용해야 한다. 따라서 안전하면서도 지속적인 치료가 가능한 치료법이 필요한 실정이다.

이에 연구팀은 해조류에서 유래한 생체 친화적인 알긴산 하이드로겔에 활성산소종을 제거하는 촉매 기능을 지닌 세리아 나노입자를 포함시키는 방법으로 아토피 치료용 항산화 하이드로겔 패치를 구현하였다. 아토피 피부염 부위에 존재하는 높은 농도의 활성산소종이 염증 부위에 부착된 하이드로겔 내부로 확산하여 세리아 나노입자에 의해 물과 산소로 전환되어 결과적으로 염증 부위의 산화스트레스 및 염증성 면역반응을 효과적으로 낮추는 원리이다.

개발한 치료용 하이드로겔 패치는 필요에 따라 다양한 모양과 두께로 제작 가능하며, 부드럽고 유연한 소재이기 때문에 굴곡이 있는 아토피 피부염 부위에 맞게 적용이 가능한 장점이 있다. 또한 하이드로젤 고유의 높은 수분 함유도는 건조한 아토피 피부 관리에 필수적인 보습에 도움이 된다는 부가적인 장점을 지니고 있다.

아토피 피부염을 유발한 동물모델에 항산화 하이드로겔 패치를 부착하여 치료를 진행한 결과, 아토피 발현 부위의 활성산소종의 양이 현저히 줄어들었으며, 아토피 피부염의 대표적인 증상인 두꺼워진 표피층이 얇아졌고, 아토피와 관련된 면역학적 요소인 염증 유발 세포(비만세포)의 숫자와 염증성 사이토카인(신호전달물질)의 수치가 감소하여, 아토피 피부염이 치료됨을 확인하였다.

한편 최근 나노입자의 장기간 노출에 따른 인체 독성 문제가 이슈가 되고 있는데, 본 하이드로겔 패치의 경우 나노입자가 하이드로겔 내부에 완전히 갇혀 있는 형태로 나노입자가 하이드로겔이 부착된 피부 부위로 방출되지 않았다. 이는 본 하이드로겔 패치가 나노 독성을 유발할 가능성이 낮은 안전한 치료용 제제임을 시사한다.

김재윤 교수는 “일반적인 아토피 피부염 치료는 주로 염증 부위에 국소 스테로이드제를 적용하는 것인데, 이번에 개발한 하이드로겔 패치는 스테로이드제의 사용 없이 아토피 피부염에서 과발생하는 활성산소종을 선택적으로 소거하여 염증을 완화시키는 방식으로, 향후 후속 연구를 통해 다양한 피부 염증 질환에도 확대적용이 가능할 것으로 기대한다”고 설명했다.

본 연구 결과는 나노 과학&나노 공학 국제학술지 Nano Letters (IF: 11.189, JCR 분야 상위 9.06%)에 2월 28일 온라인 게재되었으며, 중견연구자지원사업, 바이오의료기술개발사업, 산림생명자원소재발굴연구사업 및 보건장학회의 지원으로 수행되었다.

※ 논문명 : Therapeutic Hydrogel Patch to Treat Atopic Dermatitis by Regulating Oxidative Stress