성균관대학교(총장 유지범) 화학공학부 박재형 교수와 방창현 교수 공동 연구팀이 피부 깊숙한 곳까지 통증 없이 약물을 전달할 수 있는 새로운 피부 부착형 패치를 개발했다. 
 

▲ (왼쪽부터) 성균관대 박재형 교수, 방창현 교수, 성균관대 송민우 석박통합과정생, 하민지 석사과정생, 신솔 박사 [사진=성균관대 제공]

이 패치는 문어 빨판의 흡착 원리와 매우 짧은 미세바늘(마이크로니들)을 결합한 독특한 구조로, 크기가 큰 엑소좀과 같은 생물학적 약물을 피부 속 진피층까지 효과적으로 전달할 수 있다. 

이번 연구 결과는 과학기술 분야의 세계적 권위 학술지 Nano-Micro Letters에 2025년 7월 23일자로 게재되었다.

엑소좀은 세포가 내보내는 아주 작은 소포체로, 내부에 단백질이나 유전자 같은 중요한 성분을 담고 있어 재생 치료나 미용 분야에서 주목받고 있다. 

하지만 크기가 비교적 커서 피부에 바르는 연고나 크림 형태로는 깊이 침투하기 어렵고, 보통 주사기를 이용해 전달해야 했다. 

이를 보완하기 위해 나온 것이 ‘마이크로니들 패치’인데, 기존 제품은 바늘이 길어 통증이 따르고 피부 자극이나 부작용이 발생할 수 있었다.
 

▲ 피부 깊숙한 진피층까지 약물 전달 가능한 이중 증폭 경피 약물 전달 패치의 구조 및 작용 메커니즘  [사진=성균관대 제공]

이번에 개발된 패치는 300마이크로미터 이하의 아주 짧은 마이크로니들을 사용해 통증을 없앴으며, 동시에 문어 빨판처럼 피부에 붙으면 자연스럽게 음압(공기 압력 차이)이 생겨 피부에 단단히 밀착된다. 

이 구조는 피부의 바깥층인 각질층을 순간적으로 열어줘 엑소좀을 더 깊이 전달할 수 있도록 도와준다. 실제 동물 실험에서도 기존 바르는 방식에 비해 엑소좀이 피부 속으로 약 2.6배 더 깊이 침투했고, 피부 속 콜라겐 생성과 항산화 작용도 함께 확인되었다.
 

▲ 피부 밀착성, 고분자 약물 전달력, 노화 피부 개선 효과를 동시에 갖춘 이중 증폭 경피 약물 전달 패치 성능 요약  [사진=성균관대 제공]

연구팀은 “이 패치는 누구나 손쉽게 붙이기만 하면 통증 없이 약물이 피부 깊숙이 전달되는 방식으로, 앞으로는 엑소좀뿐 아니라 단백질, RNA 등 다양한 약물 전달에도 활용될 수 있다”며 “노화 방지 화장품은 물론, 건강을 관리하는 스마트 헬스케어 패치로도 응용 가능성이 크다”고 설명했다.

이번 연구는 보건복지부(범부처재생의료기술개발사업단 재생의료 원천기술 개발사업), 과기정통부, 산업부 등 여러 정부 부처의 연구지원 사업을 통해 이루어졌으며, 현재 ㈜미메틱스와 협력해 제품화 연구도 진행 중이다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com