[메디먼트뉴스 이상백 기자] 상처 감염 부위의 산성 환경에만 반응해 약물을 방출하는 스마트 나노 신소재가 개발됐다.
중국 중산대학교 연구팀은 감염된 상처 부위에서만 항균 및 항산화 물질을 동시에 방출하는 나노 복합체를 개발했다고 25일(현지시간) 국제 학술지 '생의학 분석'(Biomedical Analysis)에 발표했다.
이 신소재 'SH@ZIF-8/AgNPs'는 '제올라이트 이미다졸레이트 프레임워크-8'(ZIF-8)이라는 다공성 운반체에 항염·항산화 효과가 있는 천연 화합물 '시코닌'(SH)을 탑재한 구조다.
운반체 표면에는 광범위한 항균 작용을 하는 은 나노입자(AgNPs)를 부착했다.
이 신소재의 핵심은 감염 부위의 특징인 산성 환경을 감지해 반응하는 것이다. 정상 피부(pH 7.4)에서는 구조가 유지돼 약물이 방출되지 않지만, 감염된 상처의 산성 환경(pH 5.5~6.4)에서는 구조가 자동으로 분해된다.
이 과정에서 시코닌과 은 이온이 동시에 방출돼 필요한 부위에만 약물을 정확히 전달한다. 이를 통해 주변 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있다.
방출된 은 이온은 박테리아 세포막을 파괴해 병원균을 사멸시키고, 시코닌은 추가적인 항균 효과와 함께 활성산소(ROS)를 제거해 산화 스트레스를 줄인다. 산화 스트레스는 세포를 손상시켜 상처 치유를 방해하는 주요 원인 중 하나다.
실험 결과 이 복합체는 대장균과 황색포도상구균에 대해 강력하고 지속적인 항균 활성을 보였다. 또한, 유효 치료 농도에서 건강한 섬유아세포에 대한 독성은 거의 없는 것으로 나타나 높은 생체 적합성을 입증했다.
감염된 피부 상처가 있는 쥐 모델을 이용한 동물실험에서도 해당 신소재로 치료한 상처는 치유 속도가 현저히 빨라졌다. 치료 부위는 완전한 상피화, 잘 정돈된 콜라겐 축적, 활발한 신생 혈관 형성 등을 보였다.
연구를 이끈 저타오 천 교신저자는 "감염의 산성 신호를 감지해 필요한 곳에 정확히 치료제를 방출하는 '스마트' 나노플랫폼을 만드는 것이 목표였다"며 "은의 항균력과 시코닌의 항산화 특성을 결합해 감염된 상처 치유의 두 가지 주요 장벽을 동시에 해결할 수 있다"고 설명했다.
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