약물분비제어를 위한 적층 구조의 마이크로 챔버 개발

Abstract

의료분야에서 효율적인 치료를 위해 체내로의 효과적인 약물전달은 필수적이며, 이 때문에 다양한 분야에서 약물전달시스템 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 약물의 과투여에 의한 부작용을 막고 약물전달시스템의 효율을 극대화 하기 위해서는 환부에서 약물의 농도가 유효치료농도 범위 내에서 유지되는 것이 중요하다. 약물이 체내에 과량으로 존재하면 독성을 나타내고 너무 적은 양으로 존재하면 치료 효과가 나타나지 않는데, 약물전달시스템은 약물분비율 및 투여량을 정확히 제어할 수 있어야 하며, 위치선택적 약물 전달이 가능해야 한다. 본 논문에서는 위치선택적 약물전달을 가능하게 하기 위해 암세포를 추적하는 성질을 가진 박테리아의 편모 운동을 약물전달시스템을 움직이는 동력으로 사용하여 치료 대상에서의 정확한 약물분비를 제어할 수 있는 시스템을 제안한다. 이러한 시스템을 구현하기 위해서는 약물전달시스템 내부에 약물분비를 조절하는 기술이 필수적이며, 약물전달시스템의 생적합성을 보장하기 위해서는 이 과정에서 화학 물질 처리를 사용하지 않아야 한다. 생분해성 고분자를 이용하여 약물전달시스템을 제작할 경우, 제한적인 공정 방법으로 인해 그 구조가 단순해질 수 밖에 없다. 기존의 생분해성 고분자로 제작된 약물 전달 시스템은 전체가 1종의 생분해성 고분자로 제작되고, 그 형상이 단순하다. 따라서 생분해에 따른 단순한 약물 방출 외에 특별한 기능을 가지기 쉽지 않으며, 치료 대상 주변에서 특히 높은 약물 농도를 유지시키는 것이 어렵기 때문에 임상 의학 분야에서 실질적으로 널리 응용되기 어렵다. 이를 위해 수 μm의 높이를 가지는 약물 방출 조절용 생분해성 고분자층과 약물층이 번갈아 적층되어 있는 마이크로 챔버를 제안하고 이를 제작하는 공정법이 개발되었다. 본 논문에서는 폴리카프로락톤 (Polycaprolactone) 을 스핀 코팅하여 생분해성 고분자 필름을 제작하고, 가속 RPM에 따른 생분해성 고분자 필름의 증착 높이를 정립하였다. 웨이퍼와 Polydimethylsiloxane (PDMS) 의 표면에너지의 차이를 이용하여 적층 구조를 제작하고, 가열 온도 및 시간에 따른 적층 구조의 균일성을 평가하였다. 웨이퍼 표면에서의 레이저 반사문제를 해결하기 위해 파장이 작은 레이저를 선택하고 수직도를 향상시키는 공정을 개발하였다. 본 논문에서 제안한 기술들은 약물전달시스템을 이용한 약물 투여 시, 환부 근처에서 약물분비를 제어하는 기반 기술로써, 약물의 과투여에 의한 부작용을 최소화함과 동시에 약물에 의한 치료 효율을 높이는데 기여할 것으로 기대된다.