나노기술 및 정책 정보

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MIT 연구팀이 제약에서 화장품, 심지어 식품에 이르기까지 여러 산업에 큰 영향을 미칠 수 있는, 특정 중요한 약물과 영양소 및 기타 물질을 인간세포로 전달하는 것을 조절하는 새로운 플랫폼을 개발했음. 연구진은 약물 또는 기타 활성성분이 담긴 수천 개의 나노크기 방울을 포함하는 작은 캡슐을 만드는 간단한 방식이 실험실에서 산업체로 쉽게 이전될 것이라고 기대함.

인체에 사용하기 위한 많은 활성성분은 물에 쉽게 용해되지 않아 신체가 흡수하기 어렵고 세포로 전달이 어려움. 제약 산업에서만 현재 시판중인 약물의 40%와 개발중인 약물의 90%가 소수성이며, 물에 대한 낮은 용해도는 생체 이용률과 흡수 효율을 크게 떨어뜨리고 있음. 그러나 이러한 약물 및 기타 소수성 활성성분은 기름에 용해됨. 따라서 물에 분산된 미세한 기름방울로 구성된 오일 및 식초 샐러드드레싱과 같은 나노크기의 나노에멀젼에 대한 관심이 증가하고 있음. 각 기름방울에 녹아있는 것이 관심의 대상이 되는 활성성분임. 다른 장점으로는 성분이 들어있는 물방울이 세포벽을 쉽게 통과 할 수 있는 것임. 물방울이 세포 내부에 있으면 탑재물이 효과를 발휘할 수 있게 됨. 또한 물방울은 매우 안정적이어서 유통기한이 길고 크기에 맞는 많은 양의 활성성분을 운반할 수 있음. 그러나 문제가 있는데, 나노 에멀젼을 알약과 같은 제형으로 어떻게 캡슐화합니까? 이를 위한 기술은 아직 초기 단계임. 가장 유망한 접근법 중 하나로 나노에멀젼을 폴리머겔의 3D 네트워크에 캡슐화하여 작은 비드를 형성시킴. 그러나 현재, 이러한 비드를 섭취하면 성분이 담긴 기름방울인 탑재체가 한꺼번에 방출되어 제어할 수 없음. 연구팀은 각각 수천 개의 나노오일 방울을 포함하는 큰 개별 나노에멀젼 방울 주위에 껍질 또는 캡슐을 추가하여 이 문제를 해결했음. 이 껍질은 내부의 나노방울을 신체의 해로운 생리적 조건으로부터 보호할뿐만 아니라, 내부에 포함된 활성성분의 좋지 않은 것을 가릴 때도 사용할 수 있음. 그 결과 생분해성 껍질을 가진 직경 약 5mm의 "알약"이 만들어지며, 이는 특정시간에 내용물을 방출하도록 "조절"될 수 있음. 이것은 쉘의 두께를 변경하여 수행됨. 현재까지 연구팀은 이부프로펜과 비타민 E로 시스템을 성공적으로 테스트했음. 새로운 전달 플랫폼은 약물에서 기능성 식품 및 자외선 차단제에 이르는 활성성분을 포함하는 나노에멀젼에 광범위하게 적용될 수 있음. 이러한 새로운 전달 방식을 통해 향후 응용분야에서 많은 새로운 길을 열어줄 수 있음.

개발된 플랫폼은 단순성과 산업 확장성 외에도 많은 장점이 있음. 예를 들어, 껍데기 자체는 갈조류의 세포벽에서 파생되었기 때문에 매우 자연스럽고 인체와 생체 적합성이 높음. 또한, 탑재체를 포함하는 나노에멀젼을 만드는 공정은 간단한 교반으로 적은 에너지를 사용하기 때문에 경제적임. 그리고 이 과정은 아주 부드럽게 진행되기 때문에 약물처럼 관심있는 [활성] 분자를 보호하는데 효과적임. 연구팀은 또한 각 쉘 내부의 액체 나노에멀젼을 고체 코어로 바꾸는 연구결과도 얻었음. 이는 다양한 다른 응용을 가능하게 할 수 있으며, 자외선에 의해 활성화 될 때 나노오일 방울을 서로 가교시키는 물질을 추가하여 성공하였음. 또한, 캡슐을 준비한 다음 설계한 목표시간에 캡슐이 터져 내용물이 방출되는 것을 확인하였음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Science’ (“Nanoemulsion‐Loaded Capsules for Controlled Delivery of Lipophilic Active Ingredients”) 지에 게재됨.