기술 개요
“금속 이온과 생체 리간드의 조성을 조절해 형태·방출 속도·자기 반응성을 설계하는 자가조립 전달소재 기술입니다.”
산업 별 활용 방안
약물 전달 제형을 개발하는 바이오·제약 기업
약물 전달 제형을 개발하는 기업은 유효성분별 물성 차이와 목표 방출 기간 때문에 전달체 조성을 반복적으로 바꾸어야 하는 어려움을 겪습니다. 본 기술의 금속 이온-리간드 자가조립 구조를 활용하면 리간드 종류와 배합비를 조절해 유효성분을 담지하고, 구조 형태와 자가분해 기반 방출 거동을 개발 조건에 맞춰 검토할 수 있습니다. 기존 후보물질과 제형 개발 체계를 유지하면서 소재 조성 선정, 방출 특성 평가, 맞춤형 복합체 설계 단계로 결합할 수 있습니다.
골 재생재·의료용 소재를 개발하는 기업
골 재생재와 인공뼈용 소재를 개발하는 기업은 구조체의 형태, 유효성분 담지, 사용 환경에서의 분해 특성을 함께 고려해야 합니다. 칼슘 및 철 이온 기반 자가조립 복합체를 골 재생재, 인공뼈 재료, 2D 플레이트 또는 기공성 3D 스캐폴드의 후보 소재로 적용해 구조와 전달 기능을 함께 설계할 수 있습니다. 기존 의료용 소재 개발 과정에 후보 조성의 제조·형태 분석·방출 평가 모듈을 추가하는 방식으로 공동 검증을 진행할 수 있습니다.
자기장 기반 진단·치료기기를 개발하는 의료기기 기업·기관
자기장 기반 의료기기와 영상 기술을 개발하는 기업·기관은 전달소재가 외부 자극에 어떻게 반응하고 위치를 어떻게 확인할지 검토해야 합니다. 철 이온 자가조립체의 자기장 유도 이동·T2 MRI 신호 특성을 활용해 자기 반응형 전달소재와 영상 연계 가능성을 평가할 수 있습니다. 기기 시스템 전체를 교체하기보다 자기장 조건, 소재 크기, 영상 신호를 확인하는 PoC 단계부터 결합할 수 있으며, 실제 적용 성능은 추가 검증이 필요합니다.
기술 설명
어떤 기술인가요?
금속 이온 자가조립 소재는 금속 이온과 생체 관련 분자가 스스로 결합해 입자·섬유·판상 구조를 만들고, 필요 시 분해되며 담지 성분을 내보내도록 설계하는 소재 기술입니다. 본 기술 포트폴리오는 금속 이온-리간드 결합을 활용한 가역적 자가조립 전달소재로, 리간드의 종류와 배합비를 바꾸어 구조의 형태와 분해·방출 특성을 조절합니다. 칼슘 이온과 AMP·ATP의 배합으로 니들·섬유질·구형 구조와 유효성분 방출 속도를 설계하고(특허 1), 구리 이온 복합체의 형상 및 지속 방출 거동을 조절하며(특허 2), 철 이온 복합체에 자기장 반응성과 MRI 영상 활용 가능성을 부여하는(특허 3) 기법으로, 용도에 맞는 전달 구조와 기능을 설계할 수 있습니다.
어떤 문제를 해결하나요?
1. 전달소재의 형태와 방출 조건을 함께 설계하기 어려움
기존 전달체는 입자나 섬유 등 구조를 만든 뒤 방출 특성을 별도로 조정해야 하는 경우가 많아, 적용 물질과 사용 환경에 맞추어 설계를 바꾸기 어렵습니다. 금속 이온과 AMP·ATP 등 리간드의 종류·배합비를 조절해 니들, 섬유질, 구형, 성게형 등 구조를 형성하고, 구조의 자가분해 거동을 통해 담지 유효성분의 방출 속도와 기간을 조절합니다.
2. 지속 방출과 필요 시 분해의 양립
유효성분을 오래 방출하려면 구조가 안정적이어야 하지만, 사용 후에는 원하는 조건에서 분해되어야 하므로 소재 설계가 복잡합니다. 리간드와 금속 이온의 배위결합 및 리간드 간 상호작용으로 가역적 조립체를 만들고, 완충용액 환경 또는 철 이온 복합체의 경우 킬레이트화제와 pH 조건에 반응하도록 구성해 방출과 분해를 제어합니다.
3. 전달 위치와 상태를 확인·제어하기 어려움
약물이나 세포를 전달하는 소재는 적용 위치를 조절하거나 전달체의 상태를 확인하기 어려워 개발 단계의 검증 부담이 커질 수 있습니다. 철 이온 기반 조립체는 상자성 특성을 이용해 외부 자기장 방향으로 이동·회전하도록 구성하고, T2 MRI 신호를 활용할 수 있도록 설계해 위치 제어 및 영상 활용 가능성을 제공합니다.
연구자 및 특허 소개
강희민
고려대학교 신소재공학부
고려대학교 재료공학부 학사 — 의약재료(재료공학)
Stanford University 신소재공학과 석사 — 유기재료(유기 나노 신소재)
University of California at San Diego 신소재공학 박사 — 의약재료(바이오 신소재)
現 고려대학교 공과대학 신소재공학부 조교수
“저희 연구진은 구리·철·칼슘 등의 금속 이온과 생체·화학 소재의 상호작용을 제어해 기능성 자가조립 복합체를 설계하는 기술을 연구하고 있습니다. 바이오·의약용 전달체, 약물 전달 시스템, 기능성 코팅재, 촉매·센서 및 환경·화학 소재를 개발하는 기업은 이온 종류와 리간드 조성을 활용해 용도에 맞는 복합체의 형태와 기능을 검토할 수 있습니다. 보유 특허의 기술이전과 응용 분야별 소재 최적화 자문, 맞춤형 복합체 개발을 위한 공동연구, R&D 및 사업화 협업을 통해 적용 가능성을 함께 구체화하고자 합니다.”