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| 왼쪽부터 최성환교수 차재국교수 |
연세치대 최성환·차재국·Utkarsh Mangal교수와 연세대 화공생명공학과 홍진기교수, MIT 기계공학과 Giovanni Traverso 교수, 성균관대 식품생명공학과 최우진교수 공동연구진이 우리 몸의 점막을 본떠 미생물의 불균형을 막는 신개념 생체 재료를 개발했다.
우리 몸속 수많은 미생물은 상호 균형을 이룰 때 건강을 유지하지만, 유해균의 과도한 증식으로 불균형(Dysbiosis)이 발생하면 만성 염증과 다양한 전신 질환을 유발한다. 기존의 치료 방식은 강력한 살균 물질을 이용해 균을 무작위로 사멸시키는 데 집중되어 있어 체내에 유익한 공생균까지 함께 파괴하는 부작용이 있었다. 이에 따라 인체에 무해하면서도 유해균의 군집 형성만 선택적으로 차단하고 미생물 생태계를 정상화하는 기술 개발이 시급한 과제였다.
연구팀은 인체에서 미생물과 가장 밀접하게 접촉하면서도 스스로 건강한 미생물 생태계를 유지하는 ‘점막’의 물리·화학적 특성에 주목했다.
점막 모사 바이오인터페이스: 액체와 고체의 특성을 동시에 지닌 점막 특유의 계면 물성을 정밀하게 구현하여, 유해균이 서로 뭉쳐 단단한 균막(바이오필름) 덩어리를 이루는 것을 원천 차단했다.
또한 인위적인 화학 살균 없이 물리적 계면 환경을 통해 유익균이 자생할 수 있는 환경을 조성함으로써 미생물 본래의 건강한 균형을 회복시켰다.
연구팀이 개발한 신재료를 실제 동물의 감염성 상처 부위에 적용한 결과, 급성 및 만성 염증 반응이 대폭 감소하는 치료 효과를 확인했다. 미생물 유전자(Microbiome NGS) 분석 결과, 전신 질환을 유발하는 유해균만 선택적으로 감소하고 병원성 독성 물질의 합성 유전자 발현이 크게 억제된 반면, 이로운 공생 미생물은 안정적으로 유지되어 체내 미생물 환경이 스스로 건강한 균형 상태로 회복됨을 입증했다.
이번에 개발된 점막 모사 생체 재료는 구강 질환 치료용 패치, 치과용 임플란트 표면 코팅제 등 다양한 치과·의과 의료기기에 즉각 적용이 가능하다. 나아가 구강 영역을 넘어 장 질환, 피부 질환 등 마이크로바이옴 불균형으로 발생하는 다양한 만성 염증성 질환의 차세대 치료 소재로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.
연구진은 “이번 연구는 기존의 무차별적 살균 패러다임에서 벗어나, 인체의 자연 방어막을 공학적으로 재현해 미생물 생태계의 항상성을 회복시킨 최초의 사례”라며 “향후 다양한 난치성 염증 질환을 안전하게 예방하고 치료하는 차세대 의료 소재의 표준이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구결과는 Advanced Materials (Impact Factor: 29.1) 8월호에 게재됐다.
http://www.chihak.co.kr/news/21796
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