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생체의학 재료의 다층(layer-by-layer) 조립

전문가 제언: ○ 층간의 정전기력, 수소결합 등을 이용하여 상보성 다원자가 종들을 기판 위에 층층이 쌓아 올리는 소위 LBL(layer-by-layer) 조립법에 의해 다층 박막을 형성시키는 것이 가능하다. 그런 박막들은 부식 방지, LED, 태양전지, 연료전지 등 다양한 용도로 이용될 수 있지만, 무엇보다 유망한 것은 생체의학 분야의 약물전달시스템(drug delivery system: DDS)이다. 뼈의 재생/성장, 열상의 치료, 혈관/피부의 재생과 같은 재생의학(regenerative medicine)과 조직공학(tissue engineeribg) 분야는 LBL법의 발전이 기대되는 분야이다.

○ LBL법이 DDS에 유리한 이유는 첫째는 실온의 물속에서 박막의 적층이 진행되므로 열에 민감한 단백질, 핵산 및 기타의 기능성 생체거대분자들의 손상이 일어나지 않고, 둘째는 각 층에 서로 다른 종류의 약물을 흡착시켜 순차적으로 또는 동시에 약물의 양을 조절하여 방출시킬 수 있기 때문이다. 전기화학 퍼텐셜을 이용하여 박막으로부터의 약물 방출을 원격조정하는 방법도 연구되고 있다. LBL법의 또 다른 장점은 기존의 폴리머 캡슐 방식보다 안정성이 우수해 단위 중량당 훨씬 많은 양의 약물을 운반할 수 있다는 것이다.

○ LBL법은 금 나노입자, 나노스케일의 복잡성을 가진 표면, 큰 스케일의 3차원 물체까지 다양한 표면 위에 적용될 수 있다. 층상코팅 방법에는 분무식(spray LBL)과 침지식(dip LBL)이 있다. 분무식은 다가전해질이나 약물의 수용액을 교대로 분무하고 수세하여 대상을 코팅하는 방법으로서 속도가 빠르고 대상물질의 표면 상태에 구애받지 않으므로 상업적인 면에서 더 유리하다.

○ 국내에서는 UNIST, 한양대, 경희대 등에서도 관련연구가 수행되고 있다. 상업적으로는 (주)카디오텍이 세계최초로 항암제와 항혈전제를 복층 코팅한 약물방출형 심혈관 스텐트(dual drug-eluting stent, CilotaxTM)를 개발하여 서울아산병원 및 가톨릭대학교 강남성모병원에서 임상시험을 완료하고 2012년에 제품을 출시하였다. 앞으로 LBL법의 주된 분야라 할 수 있는 재생의학과 조직공학 분야에서도 많은 연구노력이 필요하다.

저자: Paula T. Hammond
자료유형: 학술정보