오승수 포스텍 신소재공학과 교수 연구진과 최시영 카이스트 생명화학공학과 교수 연구진이 피부를 통한 약물 전달 효율을 좌우하는 지방산의 분자 구조를 규명했다고 28일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 지난 7월 게재됐다.
피부를 이용한 약물 전달은 주사보다 간편하지만, 피부 가장 바깥층인 각질층이 외부 물질의 침투를 막아 적용에 한계가 있다. 특히 인슐린이나 펩타이드처럼 물에 잘 녹는 약물은 지방 성분이 촘촘하게 배열된 피부 장벽을 통과하기 어렵다.
연구진은 피부 장벽을 느슨하게 만드는 투과 촉진제 가운데 자유 지방산에 주목했다. 탄소 사슬 길이와 이중결합 위치 등이 다른 지방산 24종을 인공 피부와 돼지 피부 등에 적용하고, 분자동역학 시뮬레이션을 통해 지질층 안에서의 배열도 분석했다.
그 결과 피부 지질 구조를 많이 흐트러뜨린다고 해서 약물 투과도가 반드시 높아지는 것은 아니었다. 오히려 지방산의 분자 모양과 지질층 안에서의 배치가 더 중요한 요인으로 나타났다.
특히 탄소 사슬이 18개이면서 사슬 중간에 분자 구조를 꺾어 놓는 시스(cis) 형태의 이중결합을 가진 지방산이 수용성 약물의 피부 투과를 높이는 데 효과적이었다. 연구진은 이러한 구조가 약물이 피부를 통과할 때 필요한 에너지 장벽을 낮추는 것으로 분석했다.
또 연구진은 빛을 받으면 분자 구조가 변하는 '광 스위칭 지방산'도 개발했다. 실험 결과, 빛에 따른 지방산 구조 변화에 따라 약물의 피부 투과 정도도 달라졌다.
오승수 교수는 "지방산의 분자 구조와 피부 투과의 관계를 확인했다"며 "향후 다양한 생체막과 자극 반응형 약물 전달 기술로 확장할 수 있을 것"이라고 말했다.
참고 자료
Chemical Engineering Journal(2026), DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179663