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POSTECH · K-MEDI Hub 연구팀, 홍합접착단백질로 맞춤형 수중 생체접착패치 개발

박영재 기자 | 기사입력 2024/01/29 [10:11]

POSTECH · K-MEDI Hub 연구팀, 홍합접착단백질로 맞춤형 수중 생체접착패치 개발

박영재 기자 | 입력 : 2024/01/29 [10:11]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=최근 인체에 안전하면서도 신체 기관별 맞춤형 제작이 가능한 접착제가 개발돼 화제를 모으고 있다.

 

▲ 생분해성과 유연성을 조절할 수 있는 홍합접착단백질 기반 맞춤형 수중 생체접착패치  © 포스텍


POSTECH(포항공과대학교)은 화학공학과 · 융합대학원 차형준 교수, 화학공학과 박사과정 양장우 씨, K-MEDI Hub(대구경북첨단의료산업진흥재단)신화희 선임연구원, 부경대 스마트헬스케어학부 송강일 교수 공동 연구팀이 홍합에서 유래한 접착단백질(Mussel Adhesive Protein)을 사용해 맞춤형 수중 생체 접착 패치인 CUBAP(Customized Underwater Bio-Adhesive Patches)을 개발했다고 29일 밝혔다.

 

한국연구재단에서 지원하는 중견연구사업, 우수신진연구사업, 나노·미래소재원천기술개발사업의 지원을 받아 진행된 이번 연구는 최근 재료분야 국제 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 표지 논문으로 선정됐으며, 국내외 특허 출원을 통해 지식재산권도 확보했다.

 

체내 기관에 발생한 천공과 누공, 상처들은 조직 치료와 재생이 완료될 때까지 벌어진 부분을 잘 봉합해야 한다. 또, 이와 함께 환자 건강을 개선하고 삶의 질을 높이는 체내 이식용 장치 개발 분야가 확장됨에 따라 이를 고정할 접착제 연구가 활발하게 진행되고 있다. 의료용 생체접착제는 체내 수중환경에서도 강력한 접착력 유지와 적은 부작용이 중요한 요건이다. 또, 각 기관의 생물학적 환경을 고려해 접착체의 생분해 시간 등 특성을 조절할 수 있어야 한다.

 

차형준 교수 연구팀은 세계 최초로 홍합접착단백질을 사용해 의료용 접착제를 개발했으며, 관련 연구를 이어오고 있다. 이 접착제는 체내에서 접착력이 우수하며, 천연 소재로 만들어 인체에 안전하고 생체적합성도 높다. 연구팀은 현재 흉터를 최소화하는 피부접합용 제품을 임상시험 중에 있으며, 이번 연구에서는 홍합접착단백질과 폴리아크릴산·폴리메타크릴산을 결합해맞춤형 접착 패치(CUBAP)를 제작했다.

 

이 패치는 건조한 상태에서는 접착력이 없지만 몸속처럼 습도가 높은 환경에서 강력한 접착력을 가진다. 또, 폴리아크릴산과 폴리메타크릴산 비율을 조절하면 생분해 시간과 기계적 경도 등 특성을 자유롭게 조절할 수도 있다. 신체 기관별 구조와 생물학적 환경을 고려한 맞춤형 접착제 시스템이 가능해진 것이다.

 

연구팀은 세 종류의 맞춤형 접착 패치를 만들고, 이를 동물모델을 이용한 실제 치료와 이식에 적용했다. 그 결과, 심장과 방광 등 운동량이 많은 장기에서도 패치는 높은 접착력을 유지했으며, 근육 재생용 전자소자 이식 실험에서 생분해 시간과 유연성을 자유롭게 조절하는 데도 성공했다.

 

연구를 주도한 POSTECH 차형준 교수는 “이번 연구를 통해 개인 맞춤형 의료 애플리케이션의 길을 열었다”며, “다양한 바이오메디컬 분야에서 이 기술이 성공적으로 활용될 수 있도록 후속 연구를 통해 공정을 개선 · 고도화할 계획“이라는 말을 전했다. 공동 연구에 참여한 K-MEDI Hub신화희 선임연구원도 ”이번 연구를 통해 개발된 생체접착패치 효과와 활용성이 확인된 만큼 앞으로 상용제품으로 이어져 의료분야 수요에 부응하기를 기대한다“고 말했다.

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

POSTECH · K-MEDI Hub research team develops customized underwater bioadhesive patch with mussel adhesive protein

 

Recently, an adhesive that is safe for the human body and can be customized for each body organ has been developed and is attracting attention.

 

  POSTECH (Pohang University of Science and Technology) is a joint research team led by Professor Cha Hyeong-jun of the Department of Chemical Engineering and Convergence Graduate School, Yang Jang-woo, a doctoral student in the Department of Chemical Engineering, Senior Researcher Shin Hwa-hee of K-MEDI Hub (Daegu Gyeongbuk Advanced Medical Industry Promotion Foundation), and Professor Song Kang-il of Pukyong National University's Smart Healthcare Department. It was announced on the 29th that it had developed CUBAP (Customized Underwater Bio-Adhesive Patches), a customized underwater bio-adhesive patch using Mussel Adhesive Protein.

 

This research, which was conducted with support from the National Research Foundation of Korea's mid-sized research project, excellent new research project, and nano and future materials source technology development project, was recently selected as the cover paper of 'Advanced Materials', an international academic journal in the materials field. Intellectual property rights were also secured through domestic and international patent applications.

 

  Perforations, fistulas, and wounds occurring in internal organs must be sutured well until tissue healing and regeneration is complete. In addition, as the field of development of implantable devices that improve patient health and quality of life expands, research on adhesives to secure them is actively underway. For medical bioadhesives, maintaining strong adhesion even in the aquatic environment of the body and having few side effects are important requirements. In addition, it must be possible to adjust the characteristics of the adhesive, such as its biodegradation time, taking into account the biological environment of each organ.

 

  Professor Hyeongjun Cha's research team developed the world's first medical adhesive using mussel adhesive protein and is continuing related research. This adhesive has excellent adhesion in the body and is made from natural materials, making it safe for the human body and highly biocompatible. The research team is currently conducting clinical trials on a skin bonding product that minimizes scarring, and in this study, a customized adhesive patch (CUBAP) was produced by combining mussel adhesive protein with polyacrylic acid and polymethacrylic acid.

 

  This patch has no adhesiveness in dry conditions, but has strong adhesiveness in environments with high humidity, such as inside the body. Additionally, by adjusting the ratio of polyacrylic acid and polymethacrylic acid, properties such as biodegradation time and mechanical hardness can be freely adjusted. A customized adhesive system that takes into account the structure of each body organ and biological environment has become possible.

 

  The research team created three types of customized adhesive patches and applied them to actual treatment and transplantation using animal models. As a result, the patch maintained high adhesive strength even in organs with a lot of movement, such as the heart and bladder, and was also successful in freely controlling the biodegradation time and flexibility in the experiment of implanting electronic devices for muscle regeneration.

 

  POSTECH Professor Hyeongjun Cha, who led the research, said, “Through this research, we have opened the way for personalized medical applications.” He added, “We plan to improve and advance the process through follow-up research so that this technology can be successfully used in various biomedical fields.” He said. K-MEDI Hub Senior Researcher Shin Hwa-hee, who participated in the joint research, also said, “As the effectiveness and usability of the bioadhesive patch developed through this study has been confirmed, we hope that it will be developed into a commercial product in the future to meet the demand in the medical field.”

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