종이접기 캡슐, 한 번 삼키면 며칠간 약효…MIT 개발

미국 연구진이 한 번 복용으로 며칠간 약효가 지속되는 종이접기(오리가미) 기술 기반 캡슐을 개발해 주목된다.

매사추세츠공과대학교(MIT)와 브리검 여성병원 공동 연구팀은 11일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 위 속에서 펼쳐져 며칠간 꾸준히 약물을 방출하는 종이접기 캡슐 연구 결과를 발표했다.

연구팀이 개발한 '오리가미 기반 제형(ODF)'은 '미우라-오리'라는 특정 종이접기 패턴을 응용했다. 이 캡슐은 삼킬 수 있는 표준 캡슐 크기로 접혀 있다가 위 안에서 체액에 의해 녹으면 원래 형태로 펼쳐진다. 펼쳐진 구조물은 위와 소장을 연결하는 통로인 유문보다 커 위 속에 장기간 머물게 된다.

캡슐의 소재는 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 생분해성 고분자 '폴리(ε-카프로락톤)'이다. 연구팀은 이 고분자에 항생제인 목시플록사신을 혼합해 제형을 만들었다. 또한, 장의 중성 환경에서 녹는 pH 민감성 밴드를 추가해 캡슐이 위를 떠난 후 안전하게 분해되도록 설계했다.

연구팀은 돼지를 대상으로 생체 내(in vivo) 실험을 진행했다. 그 결과, 투여된 20개의 캡슐 모두 최소 1주일간 위에 머물렀으며, 일부는 최대 3주까지 남아있는 것으로 확인됐다. 위장관 폐색이나 구토, 섭식 행동 변화 등 부작용은 관찰되지 않았다.

약물 방출 효과도 입증됐다. 시험관 내(in vitro) 실험에서 캡슐은 5일 동안 탑재된 목시플록사신의 약 70%를 거의 일정한 속도로 방출했다. 동물실험 혈액 검사에서는 이 캡슐을 투여한 돼지가 약 4일간 약물 농도를 유지한 반면, 일반 제형을 투여한 경우는 약 2일에 그쳤다.

특히 이 캡슐은 최고 혈중 농도는 낮았지만, 약효가 더 오래 지속되는 특징을 보였다. 투여 첫날 혈중 농도는 최고치의 약 70% 수준을 유지했다. 반면 즉시 방출형 제형은 15% 수준으로 급격히 떨어졌다.

연구팀은 현재 캡슐당 약물 탑재량이 400mg 미만이라는 한계가 있다고 언급했다. 이는 저용량 약물에 우선 적용 가능함을 시사한다. 연구진은 이 플랫폼이 향후 항생제, 구충제 등 만성질환 치료제의 복약 순응도를 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대했다.