소화 및 약물 전달을 지원할 수 있는 위장관을 위한 합성 코팅제가 개발됐다.

매사추세츠공과대학(MIT) 엔지니어팀이 개발한 위장관을 위한 합성 코팅은 일시적이지만 당뇨병, 감염 및 기타 질환용 치료제에도 도움이 될 것으로 보인다. 합성 코팅은 젖당(락토오스)이 함유된 식품 및 음료의 소화도 지원할 수 있다. 포도당과 상호작용할 수 있어 비만 치료제의 성능도 개선할 수 있다.

락토오스 불내성, 당뇨병 및 비만을 위한 합성 코팅

MIT 엔지니어들은 위장관을 위한 얇은 합성 코팅 생산 프로젝트에 착수했다. 개발 취지는 환자, 특히 소아환자들이 캡슐 형태의 제재의 대체물인 여러 가지 약물 섭취를 돕기 위해서였다. 폴리머 코팅제는 환자의 위장관을 편안하게 만들고 불편함 없이 치료제를 흡수하게 만들지만 처방한 약물 성분을 보조하는 것보다 더 많은 작용을 할 수 있었다.

지오반니 트래버소 박사는 “어린이는 캡슐이나 정제 같은 고형의 치료제를 섭취하지 못한다. 약물 전달에 사용할 수 있는 합성 상피를 액상 형태로 개발해 환자들이 치료제를 보다 쉽게 섭취할 수 있게 했다”고 설명했다.

연구팀은 홍합이 분비하는 끈적거리는 물질에 들어있는 폴리머인 폴리도파민(PDA)으로 실험을 했다. PDA는 두뇌에서 분비하는 신경전달물질인 도파민의 단량체로 구성돼 있다. 연구팀은 카탈라아제라는 효소가 PDA 내의 도파민 분자와 유사할 수 있다는 것을 발견했다. 이 효소는 위장관에 들어있으며 특히 소장 상부에 다량 위치해 있다.

연구팀은 돼지 모델을 사용해 안전한 수준인 소량의 과산화수소와 결합한 도파민 용액이 소장까지 전달된다면 카탈라아제가 과산화수소를 물과 산소로 분해할 수 있다는 것을 확인했다. 분해된 산소는 도파민이 PDA 폴리머와 결합하는 것을 보조하고, 단 몇 분 만에 얇은 폴리머 필름이 형성돼 소장 내벽을 코팅했다.

폴리머 필름은 소화관에서 만들어질 수 있기 때문에 약물 전달 외에 추가 목적으로 수정도 가능한 것으로 확인됐다. 예를 들어, 폴리머 필름에 베타 갈락토시다아제(beta-galactosidase)라는 효소를 추가하면 락토오스 불내성에 도움이 될 수 있었다. 돼지를 사용한 실험으로 락토오스 소화 기능을 20배 이상 높일 수 있었다.

주혈흡충병이라고 하는 기생충 질환을 치료하기 위해 사용되는 프라지콴텔(praziquantel)로도 실험이 진행됐다. 이 치료제에 폴리머 필름을 사용한 결과 하루 한 번 처방으로 하루 기준 3회 처방보다 더 효능이 높아졌다. 폴리머 필름으로 전달된 이 기생충 치료제는 체내에서 하루 종일 주성분을 서서히 배출했다. 하루 1회 이상 복용해야 하는 항생제에도 유용하게 사용될 수 있을 것이라는 분석이다.

코팅제는 당뇨병과 비만 같은 대사질환 관리에도 잠재력을 보였다. 폴리머 코팅에 변형을 주면 포도당이 침투할 수 없게 만들어 식품에 함유된 포도당 흡수를 저하시킬 수 있었다.

합성 코팅은 24시간 지속될 수 있으며 장 내벽 세포와 함께 떨어져 나간다. 장 내벽 세포는 지속적으로 교체되는 특성을 갖추고 있다. 연구팀은 현재 캡슐과 정제 같은 제형의 대안으로 사용할 수 있는 음용 가능한 포뮬러를 개발 중에 있다.