- 제약학과 유진욱 교수팀, 점액층은 통과하고 감염균에는 강력 부착…항생제 내성 줄이고 치료 효율 높여

부산대학교 연구진이 위 점막 깊숙이 숨어 항생제로도 박멸이 어려운 헬리코박터 파일로리균에만 약물을 전달하는 스마트 나노입자 시스템을 개발했다. 위 점액층은 통과하고 헬리코박터균에만 강력 접착하는 신개념 기술로, 기존 항생제 용량의 10분의 1만으로도 99.9% 균을 제거하는 효과가 확인돼 위 내 질병 치료 난제 해결에 한 걸음 다가섰다.

부산대학교(총장 최재원) 제약학과 유진욱 교수 연구팀은 홍합의 접착 원리에서 착안한 폴리도파민(polydopamine) 계면공학 기술을 적용해, 위 점막을 자유롭게 통과한 뒤 병원균에만 강력하게 착 달라붙어 약물을 전달하는 스마트 나노입자 시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori) 감염은 위궤양을 유발하는 대표적 원인이며, 만성 염증을 거쳐 위암으로 진행될 수 있는 주요 위험 요인으로도 알려져 있다. 그러나 현재 임상 치료는 전신 항생제 복용에 크게 의존하고 있어 몇 가지 근본적인 한계를 안고 있다.

위장 내부는 강산성 환경과 점액층이라는 강력한 생물학적 장벽이 존재하고, 약물은 체내 이동 과정에서 간 대사(간에서 약물이 분해·변환되는 과정)와 희석을 겪는다. 그 결과 병변 깊숙한 조직까지 약물이 충분히 도달하기 어려운 전달의 모순(delivery paradox)이 발생하고, 치료 실패를 막기 위해 고용량 항생제를 쓰게 되면서 항생제 내성 문제를 키우는 악순환이 이어질 수 있다.

연구팀이 개발한 시스템의 핵심은 ‘어디서나 잘 붙는’ 단순 접착이 아니라, 위장 내 환경에 따라 기능이 단계적으로 바뀌는 ‘다중 단계 전달’ 전략에 있다.

연구팀이 설계한 나노입자는 (1) 강산성 위 환경에서는 안정성을 유지하며 약물 누출을 억제하고, (2) 점액층에서는 mucin(뮤신, 점액 성분)과의 불필요한 상호작용을 최소화해 깊이 침투한 뒤, (3) 감염 부위에서는 별도의 리간드(표적 분자) 없이도 헬리코박터 파일로리균에 강력하게 부착돼 항생제를 집중적으로 전달하도록 구성됐다. 탑재된 항생제 약물로는 클라리트로마이신(clarithromycin)이 활용됐다.

연구팀은 이번 전략을 통해 기존의 ‘표면 타깃팅’ 수준이 아니라, 병변 선택적 축적 → 점액 통과 → 조직 깊이 침투 → 세균 부착으로 이어지는 전 과정을 in vivo(생체 내)에서 통합적으로 검증했다.

실제 질환 모델에서 나노입자는 궤양 조직 내부 최대 400 μm (mm의 1/1000) 깊이까지 침투했으며, 균을 약 99.9% 제거하는 성과를 보였다. 특히 기존 대비 약 10배 낮은 항생제 용량으로도 치료 효과를 달성해, 항생제 사용량을 획기적으로 줄이면서도 치료 효율을 극대화하는 정밀 국소 치료 가능성을 제시했다.

유진욱 부산대 교수는 “이번 연구는 위장 내 생물학적 장벽 극복과 표적 병원균 부착을 동시에 구현해 위장 내 전달의 모순(delivery paradox)를 해결하는 전략을 제시한 것”이라며 “항생제 내성을 줄이며 치료 효율을 높여 환자들의 삶의 질을 크게 개선할 수 있기를 기대한다”고 말했다.

연구팀은 또한 이 기술이 다양한 감염성 염증 질환에서 점액층 등 생물학적 장벽을 극복하는 나노치료 기술로 응용될 수 있다고 보고 있다. 감염성 질환 치료의 방향을 ‘많이 투여하는 치료’에서 ‘정확히 전달하는 치료’로 전환하는 계기가 될 수 있다는 전망이다.

이번 연구는 국제 학술지 『저널 오브 컨트롤드 릴리스(Journal of Controlled Release)』 3월 31일자 게재됐다. 한국연구재단(NRF) 중견연구자 지원사업의 지원을 받아, 부산대 제약학과 유진우 교수가 교신저자, 김현우 박사과정생이 제1저자로 수행했다.

- 논문 제목: Polydopamine-Mediated Multi-Stage Delivery for Precise Local Therapy of Helicobacter pylori?Infected Gastric Ulcers (폴리도파민 기반 다중 단계 전달을 통한 헬리코박터 파일로리 감염성 위궤양의 정밀 국소 치료)

- 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2026.114869







참고자료 1. 연구 이미지 및 연구진 사진(파일 별첨)

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【폴리도파민 기반 헬리코박터 파일로리균 부착 메커니즘 규명】