바이오인

 출처 : 지능형 바이오시스템 설계 및 합성 연구단

항균코팅제 개발에 대한 최근 연구동향

1. 개요
최근 들어 노인, 암환자, 장기이식환자, 면역억제제 사용 환자의 증가와 더불어 카테터 삽입 및 기타 시술 등 침습성 처치의 증가, 항생제 내성균의 출현 및 병원의 대형화로 인해 의료감염(Healthcare associated infection, HAI)이 증가하고 있는 추세이며, 미국의 경우 매년 약 200만 명의 의료감염 환자가 발생하고 그 중 10만 여명이 사망하고 있다. 질병관리본부에따르면 국내에서도 한해 약 3,700여건의 의료감염이 보고되었으며, 감염 1건당 재원일수는 평균 12일, 치료비용은 65-635만원이소요되는 것으로 나타났다(2010, 질병관리본부 통계치). 의료감염은 주로 세균 집락형성과 감염에 취약한 의료장비 또는 조직공학 구조물에 의해 유발되는데, 대표적인 예로는 중심정맥관 연관 혈류감염(central line-associated bloodstream infection, CLA-BSI), 카테터 연관 요로감염(catheter-associated urinary tract infection, CA-UTI), 수술부위 감염(surgical site infection, SSI), 인공호흡기 연관 폐렴 (ventilator associated Pneumoniae, VAP) 등이 있다.

대부분의 세균은 고체표면에 부착하여 세포외 고분자물질(세포외 DNA, 다당류, 단백질)을 분비, 생물학을 형성하는데 이를 바이오필름(biofilm)이라 한다. 형성된 세균 바이오필름은 중이염, 골수염, 폐렴과 같은 광범한 감염증의 원인이 되며, 특히 인공삽입물이나 카테터와 같은 의료기구를 체내 삽입한 환자와 면역계 이상 환자는 바이오 필름을 통한 세균 감염에 따른 합병증 문제가 더욱 심각하다. 바이오필름 내의 세균은 바이오필름 형성으로 인한 약물의 세균 내로의 유체역학적 전단력 저하, 양분 부족, 성장속도 저하, 세균의 스트레스 반응 등의 복합적 원인으로 인해 부유 상태의 세균보다 항생물질에 대한 저항성이 10배에서 1,000배 이상 높다.

이미 형성된바이오필름을 제거하려면 고농도의 항생물질을 투여할 수 밖에 없는데, 이 경우 주변 조직에 심각한 손상을 줄 뿐만 아니라 내성균  출현의 위험성이 커진다. 따라서 의료감염을 효과적으로 억제하기 위해서는 바이오필름의 형성을 사전에 방지하는 것이 다른 어떤 치료보다 중요하다. 항균코팅제는 기재 표면에 항균성을 부여하고 바이오필름 형성을 방지하기 위한 코팅제로서 주로 기재 표면에 금속 유도체, 폴리암모늄염, 항생제와 같은 항균제를 고정하거나 도포하는 방식으로 사용된다. 하지만 기존의 항균제 코팅은 독성과 염증 유발같은 생체 내 부작용을 일으킬 수 있으며, 예방적 목적으로 사용되는 항생제의 경우 항생제 내성균에 작용하지 않거나 항생제 내성을 증가 시키는 문제가 존재 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근 들어서는 생체 유래로 독성이 없으며 항생제 내성균에도 강력한 항균력을지닌항균펩타이드(antimicrobial peptide)를 이용하여 항균 코팅제를 개발하려는 시도가 이루어지고 있다. 본 논고에서는 항균코팅제에 사용되는 항균제의 종류 및 특징과 고정 방법(immobilization strategy) 에 대해 개괄한 다음, 항균펩타이드를 이용한 항균코팅제 개발에 대한 최근 연구 동향에 대해 살펴보고자 한다.

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