마이크로니들 자체는 의료기기다. 쿼드메디슨의 마이크로니들은 손톱 크기의 몸체(패치)에 길이 0.8mm 이하의 초미세 바늘(마이크로니들 팁) 97 개를 배열했다. 의료기기 GMP 시설을 기반으로 생 물학적 안전성 및 성능평가를 통해 의료기기 허가 를 받았다.
쿼드메디슨은 마이크로 인젝션 몰딩 공정을 이용 해 코팅형 마이크로니들과 분리형 마이크로니들을 생산한다. 이 공정은 3차원(3D) 구조체로 배열된 파인(음각) 마스터 몰드 위에 바이오폴리머(생물고 분자) 소재를 녹인 후 이를 고압성형해 마이크로니 들을 제작하는 방식이다.
이렇게 만들어진 마이크로니들에 기존 허가받은 약물을 입힌(코팅한) 것이 이 회사의 마이크로니들 의약품 제조 기술이다. 마이크로니들에 코팅하는 약물은 액상 상태의 원료 물질을 부형제, 안정화제 등과 배합하는 제형화 과정(포뮬레이션)을 거쳐 고 형화한다. 제형을 바꿔도 기존에 허가받은 약물과 동등성을 갖춘다. 이 과정들은 의약품을 다루는 GMP 시설에서 이뤄진다.
의료기기 및 의약품 GMP 시설에서 각각의 공정을 통해 만들어진 것이 마이크로니들 의약품이다. 백승기 쿼드메디슨 대표가 마이크로니들 의약품을 ‘융복합 의료 제품’이라고 강조하는 이유다.
쿼드메디슨은 2017년 창립 당시부터 마이크로니들을 적용한 의약품을 개발하기 위해 시설과 공정을 준비해 왔다. 마이크로니들 대량생산 기술, 백신 고형화 기술, 정량 백신 코팅기술, 무균 환경 등을 갖췄다.
마이크로니들 백신, 상온에서 유통 및 보관 가능
마이크로니들을 가장 먼저 의약품화할 수 있을 것으로 기대하는 분야는 ‘백신’이다.
백 대표는 “백신은 피부에 약물을 전달하는 마이크로니들에 가장 적합한 약물”이라고 했다. 표피에 있는 랑게르한스세포가 백신의 항체를 형성하는 데 도움이 되기 때문이다. 이 세포는 면역에 관여하고 항원을 인식한다.
쿼드메디슨은 2019년 국제백신연구소(IVI)와 마이크로니들을 사용한 저비용 백신 개발을 위한 양해 각서(MOU)를 체결했다. 지난해 7월부터는 라이트 펀드의 지원을 받아 저개발국 영유아에게 투약이 용이한 5가 마이크로니들 백신을 개발하고 있다.
IVI와 라이트펀드 등이 마이크로니들 백신에 관심을 갖는 이유는 전문 의료인 없이도 투여가 가능하기 때문이다. 마이크로니들 백신은 의료 인프라가 부족한 지역에서 활용 가능하므로 저소득 국가에 보급되는 공공백신에 적합하다는 설명이다. 백 대표는 “운송과 보관비용, 의료진의 급여 등을 줄여 보급비용을 주사제형 백신보다 30% 낮출 수 있다”고 말했다. 또 마이크로니들 백신은 상온에서 유통과 보관을 할 수 있고, 대량생산도 가능하다.
라이트펀드의 지원으로 개발 중인 5가 백신은 디프테리아, 파상풍, 백일해, B형 간염, B형 헤모필루스 인플루엔자를 예방한다. 영유아에게 가장 많이 발생하면서 치사율이 높은 질병들이다.
쿼드메디슨은 LG화학이 생산한 5종의 백신을 제공받아, 여러 구획으로 나눈 마이크로니들에 각각을 탑재하는 제형과 공정 기술을 개발한다. 백 대표는 “기존 2가 이상의 혼합백신을 생산하면서 생긴 수율 문제나 혼합 공정의 까다로움, 약물안정화 등의 어려움을 해결할 수 있을 것”이라고 말했다. 쿼드메디슨은 현재 각각의 백신에 대해서도 제형화 작업을 거쳐 전임상 및 임상을 준비하고 있다.
마이크로니들 기술을 DNA 백신에 활용하는 연구도 진행 중이다. DNA 백신은 DNA의 세포 내 전달을 위해 전기천공법을 주로 사용한다. 그러나 전기천공법에 사용되는 바늘 전극의 크기가 커서 통증이 심하고, 심한 경우 조직 괴사도 생긴다.
쿼드메디슨은 마이크로니들을 전극으로 이용한다. 마이크로니들 전극에 전기장을 가하는 초소형 펄스 발생기도 개발했다. 현재 다양한 조건의 동물실험을 진행하고 있다.
백 대표는 “마이크로니들은 넓은 면적에 고르게 전압을 줘 낮은 전압으로도 통증 없이 세포막을 열어 DNA를 세포 안으로 전달한다”고 설명했다. 라이트펀드의 지원으로 마이크로니들을 활용한 코로나19 DNA 백신도 개발 중이다.
마이크로니들 백신 개발해 합성의약품 등 다양한 의약품에 확대 목표
백 대표는 마이크로니들 백신이 개발되면 마이크로니들을 합성의약품은 물론 다양한 의약품에도 활용할 수 있을 것으로 자신한다. 공정이 까다로운 마이크로니들 백신의 개발 성공은 백신 외에 다양한 의약품을 다룰 수 있는 조건을 갖춘 것이란 설명이다.
쿼드메디슨의 마이크로니들 백신은 전 임상에서 기존 백신 대비 약물 함량 편차 10% 이내, 백신 전달률 90% 이상의 효능을 입증했다.
백 대표는 “마이크로니들은 단순히 주사 바늘을 작게 만드는 것이 아니라 기계공학, 전기전자공학, 약제학, 면역학, 피부공학 등의 기술이 어우러져 있다”며 “이에 따른 시험관리, 인허가 등 복합적인 경험이 필요한 분야”라고 말했다.
이어 “세계 공중보건의 개선을 위해서는 마이크로니들이 필수적이라는 공감을 얻을 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.
쿼드메디슨의 마이크로니들은 손톱 크기의 몸체(패치)에 길이 0.8mm 이하의 초미세 바늘(마이크로니들 팁) 97개를 배열한 구조다.
※ 분리형 마이크로니들
쿼드메디슨이 원천특허를 갖고 있다. 다른 마이크로니들처럼 부착하지 않고, 찌르는 순간 바로 니들팁이 분리돼 표피 내로 전달된다. 기존 마이크로니들 시스템과 달리 털이 있어도 전달이 가능하다.
김예나 기자 yena@hankyung.com
*이 기사는 <한경바이오인사이트> 매거진 2021년 2월호에 실렸습니다.
