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[스탠트기술] 종이 절단 예술에서 영감을 받은 스텐트는 위장관에 약물을 전달할 수 있다. 이러한 종류의 국소 약물 전달은 염증성 장 질환 또는 호산 구성 식도염과 같은 위장관에 영향을 미치는 염증성 질환을 치료하는 것을 더 쉽게 할 수 있다.

https://medicalxpress.com/news/2021-06-stents-paper-cutting-art-drugs-gi.html

JM Kim | 기사입력 2021/06/16 [00:00]

[스탠트기술] 종이 절단 예술에서 영감을 받은 스텐트는 위장관에 약물을 전달할 수 있다. 이러한 종류의 국소 약물 전달은 염증성 장 질환 또는 호산 구성 식도염과 같은 위장관에 영향을 미치는 염증성 질환을 치료하는 것을 더 쉽게 할 수 있다.

https://medicalxpress.com/news/2021-06-stents-paper-cutting-art-drugs-gi.html

JM Kim | 입력 : 2021/06/16 [00:00]

 

이 장치에는 실리콘 기반 고무로 만든 부드럽고 신축성이 있는 튜브와 튜브가 늘어나면 튀어나오는 바늘로 에칭된 플라스틱 코팅이라는 두 가지 핵심 요소가 있다. 이미지 출처: MIT

기리가미(kirigami)에서 영감을 얻어서 3차원 구조를 만들기 위해 종이를 접고 자르는 일본의 예술인 MIT 엔지니어와 그들의 협력자들은 약물을 위장관, 호흡기 또는 신체의 다른 관상 기관에 전달하는 데 사용할 수 있는 새로운 유형의 스텐트를 설계했다.

스텐트는 튜브가 늘어나면 튀어나오는 작은 "바늘"로 에칭된 부드러운 플라스틱 층으로 코팅되어 바늘이 조직을 관통하고 약물 함유 마이크로 입자의 페이로드를 전달할 수 있다. 이러한 약물은 스텐트를 제거한 후 장기간에 걸쳐 방출된다.

이러한 종류의 국소 약물 전달은 염증성 장 질환 또는 호산 구성 식도염과 같은 위장관에 영향을 미치는 염증성 질환을 치료하는 것을 더 쉽게 할 수 있다고 MIT 기계 공학 조교수이자 브리검 여성 병원의 위장병 전문의이자 이 연구의 수석 저자인 Giovanni Traverso는 말한다.

"이 기술은 본질적으로 모든 관형 기관에 적용될 수 있다."라고 Traverso는 말한다. "드물게 국소적으로 약물을 전달할 수 있는 능력을 갖게 되면 환자의 상태를 해결하는 데 도움이 될 가능성이 실제로 극대화되고 단일 치료 후 국소적이고 장기적인 약물 전달을 가능하게 함으로써 환자 치료에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있다."

MIT 연구 과학자인 Sahab Babaee는 오늘 Nature Materials에 게재된 이 논문의 주 저자이다.

 

신축성 있는 스텐트

IBD와 같은 위장관의 염증성 질환은 종종 신체의 면역 반응을 약화시키는 약물로 치료된다. 이러한 약물은 일반적으로 주사 되므로 신체의 다른 부위에 부작용이 있을 수 있다. Traverso와 그의 동료들은 이러한 약물을 감염된 조직에 직접 전달하여 부작용의 가능성을 줄이는 방법을 찾고 싶었다.

스텐트는 소화관의 표적 부분에 약물을 전달하는 방법을 제공할 수 있지만 소화된 음식이 지속적으로 관을 통과하기 때문에 위장관에 어떤 종류의 스텐트를 삽입하는 것이 까다로울 수 있다. 이 가능성을 더 실현하기 위해 MIT 팀은 일시적으로 삽입할 스텐트를 만들고 조직에 단단히 고정하여 페이로드를 전달한 다음 쉽게 제거할 수 있는 아이디어를 내놓았다.

그들이 디자인한 스텐트에는 실리콘 기반 고무로 만든 부드럽고 신축성 있는 튜브와 튜브가 늘어나면 튀어나오는 바늘로 에칭된 플라스틱 코팅이라는 두 가지 핵심 요소가 있다. 이 디자인은 Traverso의 실험실에서 이전에 신발 밑창의 미끄럼 방지 코팅을 디자인하는 데 사용했던 기술인 기리가미(kirigami)에서 영감을 얻었으며, 다른 사람들은 무릎과 다른 관절에 더 단단히 붙는 붕대를 만드는 데 사용했다.

"우리의 접근 방식의 참신함은 비늘 피부 동물의 생체 영감과 결합된 역학의 도구와 개념을 사용하여 약물 저장소를 관형 기관의 내강 벽에 직접 배치할 수 있는 새로운 등급의 약물 방출 시스템을 개발했다는 ​​것이다. 확장된 릴리스"라고 Babaee는 말한다. "기리가미(kirigami) 스텐트는 편평한 형태에서 조직 결합을 위한 3D 버클 아웃 바늘로, 그리고 쉽고 안전하게 제거할 수 있도록 원래의 평평한 형태로 전환할 수 있는 형태 변환을 제공하도록 설계되었다."

이 연구에서 MIT 팀은 약물을 운반할 수 있는 미세 입자로 플라스틱 바늘을 코팅했다. 스텐트를 내시경으로 삽입한 후 내시경을 사용하여 튜브 내부의 풍선을 팽창시켜 튜브가 늘어나게 한다. 튜브가 늘어나면서 당기는 동작으로 인해 플라스틱의 바늘이 튀어나와 화물이 방출된다.

Traverso "평평한 표면이 있는 동적 시스템이며, 튀어나와 조직으로 이동하여 약물 전달을 수행하는 이 작은 바늘을 만들 수 있다."라고 Traverso는 말한다.

이 연구를 위해 연구원들은 다양한 크기와 모양의 기리가미(kirigami) 바늘을 만들었다. 이러한 특징과 플라스틱 시트의 두께를 변경함으로써 연구원들은 바늘이 조직에 얼마나 깊이 침투하는지 제어할 수 있다."우리 시스템의 장점은 위장관이나 모든 관상 기관의 목표 관형 구획의 크기와 일치하도록 다양한 길이 척도에 적용할 수 있다는 것이다."라고 Babaee는 말한다.

 

GI 약물 전달

연구진은 스텐트를 돼지의 식도에 내시경으로 삽입하여 테스트했다. 스텐트가 제자리에 있으면 연구원들은 스텐트 내부의 풍선을 부풀려 바늘이 튀어나오도록 했다. 조직속으로 약 0.5mm를 관통한 바늘은 IBD와 호산 구성 식도염 치료에 사용되는 스테로이드인 부데소니드 (budesonide)라는 약물이 함유된 마이크로 입자로 코팅되었다.

약물 함유 입자가 조직에 침착 되면 연구원들은 풍선을 수축시켜 바늘을 납작하게 펴서 스텐트를 내시경으로 제거할 수 있었다. 이 과정은 몇 분 밖에 걸리지 않았고, 미세 입자는 조직에 머물렀고 약 1주일 동안 점차적으로 부데소니드 (budesonide)를 방출했다.

입자의 구성에 따라 훨씬 더 오랜 시간 동안 약물을 방출하도록 조정할 수 있다고 Traverso는 말한다. 이렇게 하면 환자가 더 이상 스스로 약물을 복용할 필요가 없고 스텐트를 임시로 삽입하여 주기적으로 약물을 받기 때문에 정확한 약물 일정을 유지하는 것이 더 쉬워질 수 있다. 또한 전신 약물 투여로 발생할 수 있는 부작용을 피할 수 있다.

연구원들은 또한 스텐트를 혈관과 기도로 전달할 수 있음을 보여주었다. 그들은 현재 환자의 스텐트 테스트를 목표로 다른 유형의 약물을 제공하고 제조 공정을 확장하기 위해 노력하고 있다.

 

 
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