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당뇨병 치료를 지향한 지능형 인슐린 방출제어 고분자 재료의 개발

전문가 제언: ○ 당뇨병에는 1형 당뇨병 또는 인슐린-의존성 당뇨병과 2형 당뇨병 또는 인슐린-비의존성 당뇨병의 2가지가 있다. 1형은 자기면역반응으로 췌장의 β 세포가 파괴되어 인슐린 분비가 부족하기 때문에 혈당이 조직에 흡수되지 못하고 혈액에 남게 된다. 2형은 인슐린 표적세포의 인슐린 저항성, 즉 인슐린에 대한 민감성이 부족하기 때문에 일어나며 정확 한 원인은 아직 밝혀지지 않았다.

○ 1형 당뇨병은 인슐린 주입으로 치료한다. 주입에는 주로 주사를 사용하지만 필자들은 글루코오스 농도변화를 감지하는 고분자 겔을 이용하여 자율적으로 인슐린을 투여하는 시스템의 개발을 위한 새로운 기능성 고분자의 합성에 성공하였다.

○ 페닐붕산은 pKa가 약 9인 약한 루이스산이다. 수용액에서 비하전형과 음전하를 띤 하전형이 평형에 있다. 하전형은 글루코오스와 반응하여 음으로 하전된 복합체를 형성한다. 이 페닐붕산을 고분자 겔에 결합시키면 비하전형과 하전형 사이의 평형이동에 동기(同期)하여 겔의 체적상전이현상이 일어난다.

○ 글루코오스가 임계농도 이하로 떨어지면, 겔 표면에 스킨층이라는 얇은 탈수 수축상이 생기고, 이 층이 일정한 두께로 성장하면 내부에서 외부로의 글루코오스의 확산이 현저하게 억제된다. 그런데 NB 겔(페닐붕산기를 함유한 단량체로서 3-아크릴아미도페닐붕산과 주사슬로 N-이소프로필아크릴아미드로 된 공중합 겔)은 인슐린을 함유하는데 혈당치 변화를 감지하여 “자율적인 펄스형 투여시스템”을 만들 수 있는 성질을 갖고 있다.

○ 필자들은 인체에 적용할 목적으로 인체의 pH(7.4)와 체온(37oC)에서 합당한 기능을 수행하는 재료를 얻기 위해서 페닐붕산유도체를 만들었다. 즉, 페닐기에 전자-끄는 치환기를 도입하여 pKa를 9에서 7.8로 변화시켰고, 더욱이 3차원 공중합체를 사용하여 최적온도는 30에서 37℃로, 그리고 pH는 7.4로 바꿀 수 있었다. 이 새로운 재료가 당뇨병 치료와 관리에 기여할 수 있도록 조속히 실용화되기를 고대한다.

저자: Akira Matsumoto, Yuji Miyahara
자료유형: 학술정보