바이오인

항균펩타이드를 이용한 의료용 생체재료 코팅에 관한 최근 연구 동향

경상대학교 조주현 교수, 김현 연구원

1.개요

고령화 사회에 접어들면서 지난 수십 년간 카테터(catheter), 인공심장 밸브(artificial heart valve), 인공 관절(prosthetic joint), 기타 삽입 보형물(implant) 등 신체 기능을 보완하기 위한 의료기구의 사용이 급격히 증가하였다. 이에 따라 생체재료 관련 감염(biomaterial-associated infection, BAI)이 점차 심각한 문제로 대두되고 있다. BAI는 주로 의료장비 표면에 바이오필름(biofilm)이 형성되어 일어나는데 미국 국립보건원(National Institutes of Health, NIH) 보고에 의하면 의료기구 감염을 포함한 지속성 감염의 80% 이상이 바이오필름 형성을 수반하는 것으로 알려져 있다 [1].

대부분의 세균은 고체표면에 부착하여 세포외 고분자물질(세포외 DNA, 다당류, 단백질)을 분비, 생물막을 형성하는데 이를 바이오필름이라 한다. 바이오필름은 중이염, 골수염, 폐렴과 같은 광범위한 감염증의 원인이 되며, 특히 생체재료를 체내에 삽입한 환자는 바이오필름을 통한 세균 감염에 따른 합병증 문제가 심각하다. 바이오필름이 형성되면, 대식세포 또는 약물이 병원균에 접근하기가 어렵고, 병원균의 persister state(양분 부족으로 인한 대사적 비활성화 및 항생제 저항 상태)로 인해 부유 상태의 병원균보다 항생물질에 대한 저항성이 높아 제거가 어렵고 지속적인 감염을 유발한다 [2]. 이와 더불어 최근 항생제 내성균의 급격한 증가로 인해 기존의 항생제를 이용한 생체재료 관련 감염 치료는 매우 어려운 실정이다 [3]. 따라서 생체재료에 의한 감염을 효과적으로 억제하기 위해서는 새로운 접근법이 필요하다.

항균펩타이드(antimicrobial peptide, AMP)는 자연면역체계의 일원으로 모든 생물체가 가지고 있는 10-50개의 아미노산으로 구성된 작은 크기의 펩타이드로서 생물체가 병원균에 감염되었을 때 1차 방어물질로 작용한다 [4]. 이들은 주로 양전하(+2~+9)를 띠며, 소수성 아미노산 잔기를 30% 이상 포함하고 있는데, 이러한 특징으로 인해 항균펩타이드는 음전하를 띈 세균 세포막과 접촉하게 되면 양친매성 α-나선구조 혹은 β-병풍구조를 형성하여 세포막 속으로 끼어들어가 세포막의 전위를 변화시키거나 세포막 자체에 구멍을 내어 세포막을 파괴함으로써 수분 내에 세균을 죽이는 것으로 알려져 있다. 따라서 항균펩타이드는 특정 수용체를 타겟으로 하는 기존의 항생제에 비해 내성 유발 가능성이 현저히 낮으며, 기존 항생제에 내성을 가지는 세균에 대해서도 잘 작용한다. 이와 더불어 항균펩타이드는 항 내독성(anti-endotoxicity), 상처 회복(wound healing), 혈관 신생(angiogenesis), 골 형성(osteogenic activity) 등의 특징을 가지고 있어 최근 들어 의료기구 코팅을 통해 BAI 문제를 해결하기 위한 선도 물질로 주목 받고 있다 [5-9]. 본 논고에서는 항균펩타이드를 이용한 의료용 생체재료 코팅에 대한 최근 연구 동향에 대해 살펴보고자 한다.

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.