화학공학/고분자공학부 김재윤 교수 연구팀(제1저자 김예은 석박사통합과정, 최승우 박사)이 국소 스테로이드제의 사용 없이 아토피 염증 부위의 유해 활성산소종을 효과적으로 제거해 아토피 피부염을 치료하는 항산화 하이드로겔 패치를 개발했다. 연구팀은 이전에 안구건조증 치료용 항산화 콘택트렌즈를 개발한 바 있다.

아토피 피부염 치료를 위해 국소 스테로이드제가 주로 사용되고 있으나, 장기간 사용 시 피부 부위의 국소 부작용 뿐 아니라 소아 발육 부진이나 쿠싱증후군 등 전신 부작용을 유발하는 문제점이 있다. 아토피 피부염은 만성 질환으로 발전하는 경우가 많아 안전하면서도 지속적인 치료가 가능한 치료법이 필요한 실정이다.

연구팀은 해조류에서 유래한 생체 친화적인 알긴산 하이드로겔에 활성산소종을 제거하는 촉매 기능을 지닌 세리아 나노입자를 포함시켜 아토피 치료용 항산화 하이드로겔 패치를 구현하였다. 아토피 피부염이 발생하면 활성산소종이 과생성되는데 이는 다시 염증을 악화시키는 악순환이 발생한다. 아토피 피부염 부위에 부착된 항산화 하이드로겔을 부착하면, 염증 부위의 유해활성산소종이 하이드로겔 내부로 확산된 후 세리아 나노입자에 의해 인체에 무해한 물과 산소로 전환되어, 결과적으로 염증 부위의 산화스트레스 및 염증성 면역반응을 효과적으로 낮추는 원리이다. 

아토피 피부염을 유발한 동물모델에 항산화 하이드로겔 패치를 부착하여 치료를 진행한 결과, 아토피 발현 부위의 활성산소종의 양이 현저히 줄어들었으며, 아토피 피부염의 대표적인 증상인 두꺼워진 표피층이 얇아졌고, 아토피와 관련된 면역학적 요소인 염증 유발 세포(비만세포)의 숫자와 염증성 사이토카인(신호전달물질)의 수치가 감소하여, 아토피 피부염의 증상이 현저히 호전됨을 확인하였다. 

하이드로겔 패치는 부드럽고 유연한 소재이기 때문에 굴곡이 있는 아토피 피부염 부위에 적용이 용이하며, 하이드로겔의 높은 수분 함유도는 건조한 아토피 피부 관리에 필수적인 보습에 도움이 된다는 부가적인 장점을 지니고 있다. 또한 세리아 나노입자는 하이드로겔 내부에 완전히 갇혀 있는 형태로 나노입자가 하이드로겔이 부착된 피부 부위로 방출되지 않는 안전성을 보여주었다. 

김재윤 교수는 “향후 후속 연구를 통해 다양한 피부 염증 질환 및 피부 관리 분야에도 확대 적용이 가능할 것으로 기대한다”고 설명했다.

아토피 치료용 하이드로겔 패치 논문: “Therapeutic Hydrogel Patch to Treat Atopic Dermatitis by Regulating Oxidative Stress”, Nano Letters, published online (2022)
안구건조증 치료용 콘택트렌즈 논문: “Therapeutic Contact Lens for Scavenging Excessive Reactive Oxygen Species on Ocular Surface, ACS Nano, 14, 2483-2496 (2020)

아토피 치료용 항산화 하이드로겔 패치