GIST, 안구 염증 치료를 위한 콘택트렌즈 개발

신소재공학부 권인찬 교수 연구팀, 결막염 및 각막염 콘택트렌즈로 치료

콘택트렌즈를 이용한 안구질환 치료의 범위가 대폭 넓어질 것으로 기대

권인찬 교수

GIST(지스트, 총장 문승현) 신소재공학부 권인찬 교수 연구팀이 결막염 및 각막염 치료를 위한 콘택트렌즈 개발에 성공하여 향후 콘택트렌즈를 이용한 안구질환 치료의 범위가 대폭 넓어질 것으로 기대된다.

권인찬 교수 연구팀은 소프트 콘택트렌즈에 기능성 단량체 첨가에 성공하여 기존 콘택트렌즈에 항염증 약물을 효과적으로 적재하여 결막염이나 각막염과 같은 안구 감염증 치료의 길을 열었다.

콘택트렌즈를 이용한 약물전달은 점안액을 직접적으로 주입하는 것보다 안전하며, 높은 효과의 약물치료가 가능하다는 장점이 있다. 치료용 콘택트렌즈는 렌즈를 약물용액에 담가서 만들 수 있으나 모든 약물이 콘택트렌즈에 잘 적재되지 않고, 적재되더라도 치료에 필요한 충분한 양의 약물이 적재되기 어렵다는 한계가 있다.

또한 약물 분자의 형태나 성질에 따라 적재여부가 결정되므로 현재 치료용 콘택트렌즈로 응용되는 약물은 매우 한정적이다. 대표적으로 오플로삭신(Ofloxacin)과 네오마이신(Neomycin)은 각막염 및 결막염 치료에 자주 사용되는 항생제이나 일반 콘택트렌즈에 거의 적재되지 않아 콘택트렌즈를 통한 약물전달 연구에 이용되지 못하고 있었다. 이에 연구팀은 콘택트렌즈에 기능성 단량체를 첨가하여 약물과의 상호작용을 증대시켜 기존보다 오플로삭신은 20배, 네오마이신은 50배에 달하는 양을 콘택트렌즈에 적재시키는데 성공했다.

이는 기능성 단량체의 첨가로 콘택트렌즈 함수율(친수성)의 증가 및 약물의 양전하와 기능성 단량체 음전하 사이의 정전기적 상호작용 발생에 의한 결과이다.

연구팀은 치료용 콘택트렌즈의 상용화를 위해 사용가능한 약물의 범위를 넓히고 적재되는 약물의 양을 증가시킬 필요에 따라 콘택트렌즈에 기능성 단량체를 첨가하는 간단한 방법을 통해 오플로삭신과 네오마이신의 적재량을 안약의 1회 투여량에 달하는 수준까지 올리는데 성공하였다.

pHEMA(Poly(2-hydroxyethyl methacrylate))를 주재료로 하는 소프트 콘택트렌즈를 연구에 사용하였다. 기능성 공단량체로는 카르복실산(음전하)을 갖는 MAA(Methacrylic acid), AA(Acrylic acid), MPA(4-methyl-4-pentenoic acid)가 사용되었으며, 콘택트렌즈 합성용액에 해당 단량체를 소량 첨가한 후 열처리하여 고효율의 치료용 콘택트렌즈를 합성하였다. 기능성 단량체가 첨가된 콘택트렌즈는 그 크기와 투명도가 기존 렌즈와 동일하였다.

권인찬 교수는 “이 연구는 콘택트렌즈에 적재되지 않았던 약물들을 치료용 콘택트렌즈에 성공적으로 적용시킴으로써 치료용 콘택트렌즈의 광범위한 사용 가능성을 보여주었다며, 향후 다양한 안구질환 치료용 약물들, 특히 양전하를 갖는 약물들에 널리 적용가능할 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

신소재공학부 권인찬 교수(교신저자)가 주도하고, 이다솜 연구원(제1저자)과 이노욱 연구원(제1저자)이 수행한 이번 연구는 GRI(GIST연구원) 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 바이오재료 분야 상위 학술지인 ‘Biomaterials Science’에 2018년 8월 13일자 온라인으로 게재되었다.