과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 백신이나 단백질 의약품, 기능성 식품 및 화장품 등의 핵심 원료인 리포솜과 같은 지질나노입자를 균일하게 대량으로 제조할 수 있는 미세유로 칩 양산 기술 개발에 성공했다.

▲ 한국기계연구원 유영은 책임연구원 연구팀 및 연구소 기업 ㈜네오나노텍에서 개발한 리포솜 대량 제조를 위한 미세유로 칩

기계연 나노공정장비연구실 유영은 책임연구원 연구팀은 대량생산이 용이한 플라스틱 소재를 이용한 미세유로 칩을 설계하고, 이를 제조할 수 있는 사출 성형과 패키징 기술을 개발해 지금까지 연구용으로만 쓰이던 미세유로 칩의 실용화를 앞당겼다.

이번에 개발된 미세유로 칩은 1만 개 이상의 미세한 유로에서 리포솜을 대량으로 제조할 수 있다. 지질나노입자인 리포솜은 기능성 화장품이나 식품, 백신, 단백질 의약품 등의 핵심 원료로 쓰인다.

차세대 의약품이나 기능성 식품, 화장품을 개발하기 위해서는 핵심 원료인 핵산이나 노화 방지 물질 등의 다양한 활성 물질을 외부 환경으로부터 보호하고, 손실 없이 세포 내부 등 필요한 곳으로 효율적으로 전달해야 한다.

이런 전달체로 지질나노입자가 쓰이는데, 지질나노입자를 적용하는 제품에 따라 수십~수백 나노미터의 미세한 크기로 균일하게 제조하는 것이 중요하다. 리포솜은 이런 지질나노입자 중 주목받는 하나다.

일반적으로 리포솜을 대량으로 얻기 위해서는 수용액에 혼합된 지질 액적을 초음파로 분쇄하거나 고압으로 유로를 통과시키며 분쇄하는 방식을 쓰고 있다. 하지만 새로운 약효나 기능성을 발견하기 위해 더 작은 크기의 리포솜을 균일하게 제조하려는 노력이 지속되고 있다.

이를 해결하기 위해 리포솜을 수십 나노 크기까지 매우 작고 균일하게 제조할 수 있는 미세유로를 이용한 연구가 진행되고 있지만, 생산성이 매우 낮아 실용화에 어려움을 겪고 있다.

기계연 연구팀은 미세구조 설계와 성형 및 패키징 기술을 바탕으로 플라스틱 칩 위에 1만 개 이상의 미세유로를 형성하고, 지질 용액과 친수성 용액을 통과시키며 혼합하는 방식으로 수십 ~ 수백 나노미터 크기의 리포솜을 균일하게 대량으로 제조하는 데 성공했다.

연구팀은 핵심기술을 연구소기업 ㈜네오나노텍*에 기술이전하고, 연구개발용 장비 상용화에 성공했다.
   *www.neonanotech.com

유영은 책임연구원은 “이번 성과로 백신 등 차세대 의약품, 기능성 식품 및 화장품 등의 핵심 원료인 균일한 지질나노입자의 양산화와 차세대 현장형 진단 기술의 실용화에 기여할 수 있을 것”이라며 “앞으로 상용화 수준의 미세유로 칩 설계 및 제조 기술을 지속 개발하여 제약과 식품, 화장품 및 진단 산업에서의 소재, 부품 및 제조 솔루션을 제공할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

한편 이번 과제는 기계연 기본사업 ‘나노기반 유해물질 검출진단 소자 플랫폼 기술 개발’과 기계연 ACE 사업(중소기업) ‘나노리포솜 대량 제조를 위한 미세유로소자 및 장비 개발’ 사업의 지원을 받아 수행됐다.