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[신소재 신기술(150)] 세포 독성 없는 항균·항염 나노 꽃, '꿈의 상처 치료제'로
- 카네이션을 닮은 나노 구조체가 상처 치유를 돕는 밴드 형태로 개발되어 주목받고 있다. 미국화학회(ACS)의 응용 생체 재료 저널(ACS Applied Bio Materials)에 발표된 연구 결과에 따르면, 이탈리아 제노아 대학 연구팀이 개발한 나노 꽃(nanoflower) 코팅 드레싱은 실험실 시험에서 항생, 항염증 효과와 생체 적합성 특성을 나타냈다. 해당 연구에 대해서는 전문 사이트 Phys, 팝 사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 연구팀은 넓은 표면적을 가진 카네이션을 닮은 나노 꽃에 주목했다. 넓은 표면적은 수많은 상처 치유 약물 분자를 담을 수 있는 공간을 제공하기 때문이다. 연구팀은 구리 인산염과 탄닌산, 두 가지 폴리페놀 기반 재료를 활용하여 새로운 나노 구조를 설계했다. 이 시약들은 뛰어난 항염 및 항생 효과로 잘 알려져 있다. 혼합된 시약을 식염수에 넣으면 구리 인산염-탄닌산 화합물이 자체 조립되면서 꽃 모양의 구조로 자란다. 연구진은 이렇게 만들어진 나노 꽃을 전기 방사 나노 섬유 직물 조각에 조심스럽게 부착했다. 연구팀은 "페놀 구조가 풍부한 천연 화합물인 폴리페놀은 항산화, 항염, 항균 및 항암 특성으로 널리 주목받고 있으며, 생물 의학 분야에서 매우 유용하게 쓰인다"고 설명했다. 이어 "경제적이고 환경 친화적인 전략을 사용한 폴리페놀 기반 재료의 합성은 더욱 중요해지고 있다"고 강조했다. 탄닌산과 인산구리(II)로 만들어진 이 나노 꽃 밴드는 감염 및 염증 치료에 유망한 후보 물질로 평가받는다. 나노 꽃은 스스로 조립되는 미세 구조체로, 넓은 표면적을 가지고 있어 약물 분자를 부착할 공간이 충분하므로 약물 전달에 특히 적합하다. 이번 연구에서 파테메 아흐마드푸르, 피에르 프란체스코 페라리 연구진은 인산구리(II)와 탄닌산의 항생 및 항염증 특성에 주목하여 이 두 물질을 나노 꽃 재료로 선택했다. 생리 식염수 용액에서 나노 꽃을 성장시킨 후, 생체 모방 구조체를 전기 방사된 나노 섬유 직물 스트립에 부착했다. 실험 결과, 나노 꽃 코팅 밴드는 배양된 다양한 세균(대장균, 녹농균, 황색포도상구균 포함)과 항생제 내성 생물막을 비활성화하고, 활성 산소종을 제거했으며, 실험실에서 배양한 인체 세포에 손상을 주지 않는 것으로 나타났다. 아흐마드푸르와 페라리는 "나노 꽃 코팅 밴드는 감염 퇴치와 상처 치유 촉진을 위한 자연적이고 비용 효율적이며 고효율적인 해결책을 제시함으로써 획기적인 발전을 이루었으며, 치료 기준을 재정의할 가능성이 있다"고 평가했다. 연구팀은 대장균(E. coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)을 포함한 유해 세균 배양액에 나노 꽃 붕대 샘플을 넣었다. 2025년 1월 31일 발표된 내용에 따르면, 나노 꽃으로 덮인 원단은 세균을 '불활성화'했을 뿐만 아니라 항생제 내성 바이오필름까지 억제했으며, 실험실에서 배양한 인간 세포를 보호하는 효과를 보였다. 연구팀은 "새로운 나노 꽃 기반 접근법은 비용 효율적일 뿐만 아니라 매우 효율적이어서 상처 치유를 가속화하고 감염과 싸우는 더 나은 수단을 제공한다"고 밝혔다. 나노 꽃의 잠재적 이점은 의학에만 국한되지 않는다. 2024년 10월 '어드밴스트 머티리얼(Advanced Materials)'에 발표된 또 다른 연구에서는 나노 꽃이 실시간 이미징, 폐수 정화, 심지어 마이크로 로봇 공학에도 사용될 수 있다고 제시했다. 이번 연구 결과는 상처 치료 분야에 새로운 패러다임을 제시할 가능성이 엿보인다. 기존 항생제 내성 문제와 상처 치유 지연 문제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적인 접근 방식이기 때문이다. 특히 자연 소재인 폴리페놀을 활용하여 생체 적합성을 높인 점은 향후 임상 적용에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
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[신소재 신기술(150)] 세포 독성 없는 항균·항염 나노 꽃, '꿈의 상처 치료제'로
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美 하버드대, 피부 가려움증 새로운 원인 발견
- 미국 하버드 대학 연구팀이 피부 질환으로 고통받는 환자들의 지속적인 가려움증의 새로운 원인을 발견했다고 영국 매체 데일리메일 닷컴(Dailymail.com)이 최근 보도했다. 이번 연구는 '셀(Cell)' 학술지에 게재되었으며, 미국인의 약 3분의 1이 겪을 수 있는 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)에 의한 가려움증에 대해 다루고 있다. 과거에는 습진 등 피부 질환의 가려움증이 염증으로 인한 것으로 여겨졌으나, 이번 연구는 그러한 가려움증이 다른 메커니즘으로 발생할 수 있음을 증명했다. 특히, 하버드 대학 연구원들은 인체의 코와 피부에 흔히 존재하는 무해한 박테리아가 피부 세포에 침입하여 가려움증을 유발할 수 있다는 것을 처음으로 밝혀냈다. 이 연구를 주도한 아이작 치우 박사는 황색포도상구균이라는 박테리아가 가려움증의 새로운 원인으로 밝혀졌다고 설명했다. 그는 "이 박테리아는 아토피 피부염을 앓고 있는 환자 대부분에서 발견됐다. 새로운 연구 결과는 미생물 자체가 가려움증을 유발할 수 있다는 측면을 보여준다"라고 말했다. 또다른 연구원인 리웬 뎅 박사는 "이 연구가 시작될 때 가려움증이 염증의 결과인지 아닌지 불분명했으나, 이제 미생물이 가려움증을 유발할 수 있음을 밝혀냈고, 이는 피부의 염증을 더욱 악화시키는 요인임을 확인했다"고 말했다. 이러한 연구 결과는 습진이나 기타 피부 질환으로 인한 지속적인 가려움증을 멈추기 위한 새로운 국소 치료법 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 연구팀은 건강한 참가자 14명과 습진 환자 13명의 피부를 조사한 결과, 습진 환자의 피부에서 황색포도상구균의 양이 더 많고, 이로 인해 가려움증과 피부 손상이 심화되는 것을 발견했다. 또한 연구팀은 V8 효소가 가려움을 유발하는 주요 인자임을 확인했다. 이 효소는 피부의 신경세포에 작용하여 PAR1 단백질이라는 가려움증 유발 분자를 활성화시켜, 신경세포가 뇌에 가려움 신호를 전달한다. 황색포도상구균에 노출된 생쥐 실험에서는 가려움증이 빠르게 완화되는 결과를 보였다. 이와 관련하여 리웬 뎅 박사는 가려움증과 긁힘의 주기가 미생물에게 유리하게 작용하여, 이를 통해 미생물이 신체의 다른 부위나 다른 숙주에게 전파될 수 있다는 가설을 제시했다. 이러한 연구 결과는 피부 질환 환자들에게 희소식이다. 기존의 습진 치료법은 염증을 줄이는 데 초점을 맞추고 있었지만, 이번 연구 결과는 염증과는 별개로 가려움증을 유발하는 새로운 메커니즘을 밝혀냈기 때문이다. 연구진은 앞으로 황색포도상구균을 표적으로 하는 새로운 치료법 개발을 계획하고 있으며, 이 치료법은 황색포도상구균의 증식을 억제하거나, 가려움증을 유발하는 V8 효소의 활성을 차단할 수 있을 것으로 기대된다. 이와 같은 치료법이 개발되면, 습진을 비롯한 피부 질환을 앓는 환자들의 삶의 질이 크게 향상될 것으로 예상된다. 또한, 이번 연구 결과는 피부 질환의 발병 메커니즘을 이해하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보이며, 미생물이 피부 질환 발병에 어떤 역할을 하는지 규명함으로써 더 효과적인 치료법 개발의 기반을 마련할 수 있을 것이다.
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美 하버드대, 피부 가려움증 새로운 원인 발견
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