성형재료 및 의료소재 개발 현황
성형재료 및 의료소재 개발 현황
  • 한세광 / 신소재 교수
  • 승인 2008.05.21 00:00
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

차세대 의료산업발전 선도하는 고부가가치 핵심기술
▲ <그림 1> 구순구개열을 가지고 태어난 아기가 인조뼈를 이용한 성형수술을 통해 정상적인 얼굴을 되찾은 모습.
성형수술을 소재로 한 영화 ‘미녀는 괴로워’의 주인공 한나는 성형수술을 통해 100kg에 육박하는 거구의 여자에서 48kg의 미녀로 변신한다. 이런 영화가 등장해 많은 사람들의 공감을 얻어 흥행할 정도로 성형수술은 최근 일반적인 수술로 인식되고 있다. 그렇다면 성형수술에 사용하는 소재에는 어떤 것들이 있으며, 이러한 성형수술은 언제부터 시작되었는지 알아보도록 하자. <편집자 주>

최근 AP 연합뉴스를 통해 보도된 사진<그림 1>은 구순구개열을 가지고 태어난 아기가 인조뼈를 이용한 성형수술을 통해 정상적인 얼굴을 되찾은 모습이다. 선천적으로 윗입술이나 입천장이 갈라지는 구순구개열은 소아의 얼굴 기형 중 가장 흔한 것이다. 입술이 갈라지는 ‘구순열’과 입천장이 갈라지는 ‘구개열’로 나누어지는데, 보통은 이 두 가지가 함께 나타난다. 구순구개열은 얼굴에 나타나는 외형상의 문제점뿐만 아니라 수유 장애나 언어발달 장애를 유발할 수 있는 만큼 적절한 수술과 치료가 중요하다. 이처럼 성형수술은 일반적으로 생각하는 미용목적 이외에도 선천적 기형이나 사고로 인한 외상을 치료하기 위해 널리 활용되고 있다.

성형수술용 재료를 포함하여 체내에 사용되는 의료용 소재는 몸 안에 삽입이 될 때 면역거부반응이나 부작용 없이 생체조직과 잘 융합되어야 하는데, 이를 생체적합성(biocompatibility)이라고 한다. 의료용 소재는 체내에서 일정기간 지지체 역할을 한 다음 생분해(biodegra dation)되거나 또는 체내에서 생체적합성을 지니면서 향후 제거가능한 형태로 유지되어야 한다. 현재 널리 사용되고 있는 의료용 소재로는 폴리락틱글리콜릭산[poly (lactic-co-glycolic acid), PLGA], 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG), 콜라겐(collagen), 히알루론산(hyaluronic acid, HA) 등이 있다.

폴리락틱글리콜릭산은 녹는 실로 알려져 있는 수술용 봉합사, 그리고 펩타이드 의약품 및 항암제 등의 서방출성 약물전달용 소재로 널리 사용되고 있다. 일본의 다케다 제약회사가 개발한 Leupline짋은 폴리락틱글리콜릭산을 이용한 서방출성 전립선 암 치료제인데, 연간 매출액이 1조 3,000억원 이상인 것으로 알려져 있다. 폴리에틸렌글리콜은 단백질 의약품 및 앱타머(aptamer) 치료제 등의 장기약효 지속제형 소재로 널리 활용되고 있다. 단백질, 펩타이드, 핵산 의약품 등과 같은 바이오 의약품은 체내 반감기가 짧아서 매일 혹은 최소 일주일에 세 번 이상 반복적으로 투여되어야 하는데, 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 생체고분자를 바이오 의약품에 접합(conjugation)시키게 되면 일주일에 한번만 주사를 맞아도 될 정도로 체내 반감기가 길어지게 된다. 다국적 제약회사 Hoffman La-Roche사는 C형 간염 치료제인 인터페론에 폴리에틸렌글리콜을 접합시킨 PEGASYS짋(2007년 매출액 1조 6,000억원)를 개발하였고, Pfizer
사는 같은 방법을 이용하여 황반변성 앱타머 치료제인 Macugen짋을 개발하여 상업화에 성공했다.

콜라겐은 성형재료로서 많이 사용되어 왔으나 동물유래 단백질이기 때문에 면역거부반응 등과 같은 일부 부작용이 있는 것으로 알려져 있고, 단가가 비싸다는 단점이 있다. 최근에는 히알루론산을 이용한 성형재료가 널리 개발되고 있다. 히알루론산을 비스에폭사이드(bis-epoxide)로 가교시킨 형태의 Restylane짋이라는 제품이 전세계 성형재료 시장에서 점유율 1위를 차지하고 있다. 히알루론산은 체내에 존재하는 생체 고분자 물질로서 생분해성 및 생체적합성이 우수하면서도 독성이나 면역거부반응이 없을 뿐만 아니라, 수분보유능력이 뛰어나고 점탄성을 지니고 있기 때문에 성형재료로서 적합하다. 히알루론산 유도체는 주름개선, 입술성형, 얼굴윤곽개선, 가슴성형, 성기확대 등 다양한 형태의 성형재료로 개발되고 있다. <그림 2>는 Restylane짋이 체내에 주입되었을 때 하이드로젤의 팽창(swelling)에 의해 주름개선 효과가 나타나게 되는 과정을 잘 보여주고 있다.

필자의 의료용 바이오소재 연구실에서는 체내 히알루론산 유도체의 분해속도를 조절하는 기술을 독자적으로 개발하여 Restylane짋보다 장기적으로 주름개선 효과를 나타내는 연조직 증강제를 개발하는데 성공했다. Restylane짋이 6개월 정도에 모두 분해되는데 비해 우리 연구실에서 개발하고 있는 조직증강제는 6개월 후에도 60% 이상이 분해되지 않고 체내에 존재하는 것을 확인했으며 1년 이상 조직증강 효과가 유지될 것으로 기대하고 있다.

이 연구결과는 5월 28일부터 6월 1일까지 개최될 ‘2008 World Congress on Biomaterials’에서 발표될 예정이고, 미국생체재료학회지에 인터넷판으로 게재되었으며, 신풍제약과 공동으로 상업화를 추진하기 위하여 국제특허가 출원된 상태이다. 최근 미국의 히알루론산 전문회사인 Medicis사에서도 이 기술에 대해 깊은 관심을 표명한 바 있다.

또한 연구실에서는 히알루론산의 골전도성(osteo-conductivity)이 우수한 점에 착안하여 히알루론산 하이드로젤과 생체활성 바이오세라믹으로 이루어진 골충진 복합체를 보건복지부의 지원으로 개발하는데 성공했으며 ㈜메가젠사와 공동으로 국제특허를 출원하고 상업화를 추진 중에 있다.
의생명과학기술의 발전에 의해 평균수명이 지속적으로 연장되고 있는데, 이로 인해 골다공증 등과 같은 뼈와 관련된 질환이 점점 증가하고 있는 추세이다. 이와 같은 고부가가치 성형재료 및 의료소재 개발은 차세대 의료산업발전을 선도하는 핵심기술로서 자리매김하게 될 것으로 기대된다.



댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.