□ 유독가스로 알려져 있는 일산화탄소를 치료제로 사용할 수 있는 기술이 개발되었다. GIST(지스트, 총장 문승현) 이은지 교수 연구팀이 일산화탄소 방출 양과 속도를 제어할 수 있는 수화젤* 패치를 개발했고, 체내 조직 및 장기에 쉽게 부착함으로써 효과적인 세포보호 및 항염증 효과를 확인했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

* 수화젤(Hydrogel) : 삼차원 망상구조를 갖는 물질로 다량의 물을 흡수할 수 있는 특성이 있으며 대표적인 생체 재료로 이용되는 물질

※ 김인혜 연구원(충남대학교/광주과학기술원)이 제1저자로 연구를 수행함.

□ 과량의 일산화탄소는 체내 조직의 산소공급을 차단하고 중추신경계에 영향을 주어 두통, 경련, 구토, 심지어 사망에 이르게 한다. 반면 10~500ppm의 적은 농도는 염증 작용을 억제하고 혈관이완, 세포 손상 및 사멸을 억제하는 보호 기능을 나타난다.

□ 이러한 장점을 이용해 일산화탄소를 치료제재로 사용하려는 노력이 있었으나, 원하는 부위에 적절한 농도의 일산화탄소를 처리하는 것이 쉽지 않았다. 기존의 기술은 혈장에서 빠르게 일산화탄소를 방출시켜 치료효과가 현저히 감소되거나 독성 유발의 부작용이 있다.

□ 연구팀은 생체친화성 펩타이드*에 일산화탄소 방출 분자를 결합해 나노섬유의 망상구조 형태를 유도했다. 이로써 일산화탄소 방출 제어가 가능한 수화젤 주사 및 패치를 성공적으로 제작했다.

* 펩타이드 : 두개 이상의 아미노산이 결합하여 형성된 화합물

ㅇ 특히 환부에 접착하는 수화젤 패치에서는 구성 요소인 펩타이드를 개질해, 물리적 강도를 향상시키고 환부와의 접착성도 높여주었다. 일산화탄소 가스의 전달 및 치료 효과가 향상된 것이다.

ㅇ 또한 분자 프로그래밍을 통해 일산화탄소 방출 양과 속도 조절이 가능하다. 세포 내 유전자나 단백질의 변형을 유도하는 활성 산소의 형성을 억제함으로써 세포 사멸과 염증 반응도 억제했다.

□ 이은지 교수는 “이 연구는 일산화탄소의 방출 양과 속도를 제어해 치료제재로 사용할 수 있는 실용적인 수화젤 패치 개발의 첫 사례”라며, “특정 조직이나 장기에 효과적으로 적용하는 가스 치료제 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다”라고 연구 의의를 설명했다.

□ 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구), 미래소재디스커버리사업 지원으로 수행되었다. 재료과학분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials) 9월 25일 게재되었고, 표지논문으로 선정되었다.