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by ARMS Nov 12. 2019

여드름패치, 그 진실이 궁금하다

바르지 마세요, 패치로 붙이세요

마이크로니들 여드름패치, 그 진실이 궁금하다

Severance ARMS 2기

연세대학교 간호학과 2학년 김지원



     

3Fact Check:

1. ‘마이크로니들 여드름 패치’는 유효성분의 흡수율을 올려준다.

 마이크로니들 여드름 패치, 주름 패치 등은 마이크로니들을 응용하여 만든 패치다. 피부 표면에 도포하거나 단순 패치형 제품에 비하여 마이크로니들 형태의 패치가 히알루론산, 성분의 흡수율을 유의미하게 올려주었다는 연구결과가 존재한다. [8]


2. 마이크로니들은 피부에 도포한 물질의 흡수도를 올려주는 것이지, 직접적으로 여드름 치료에 도움을 주는 것은 아니다.

 마이크로니들은 피부의 가장 바깥층인 상피층에 미세한 구멍을 내어 각질층의 방해없이 화장품이나 약품이 깊숙하게 전달되도록 도와주는 역할을 할 뿐이다. 그러므로 제품의 효능 효과를 확인하고 싶다면 성분을 확인하면 된다.


3. 현재 시판 중인 마이크로니들 여드름 패치의 성분은 직접적인 여드름 치료제보단 습윤, 진정, 소염제 성분을 함유하고 있다.

 아직 마이크로니들 여드름 패치형 제품 중 전문의약품으로 개발되어 효과적인 여드름 치료제 (항생제, 비타민 A 유도체)라고 볼 수 있는 제품은 없다. 시판되고 있는 마이크로니들 여드름 패치는 기능성 화장품/의약외품이다.



" 반창고처럼 생긴 스티커가 주사를 대신하게 될 수도 있다. "


 ‘머리카락보다 가느다란 미세침이 화장품을 피부속까지 전해줍니다!’

 SNS 상에서 일명 대란템으로 불리는 ‘미세침’ 화장품의 광고 문구다. 마이크로니들 여드름 패치, 주름 패치, 다크서클 패치 등 유효성분에 따라 다양한 효과를 나타내는 패치가 존재한다. 또한 누구나 한번쯤 아프지 않은 주사가 있었으면, 하고 생각해봤을 것이다. 모기의 침을 모방하여 주삿바늘 끝의 지름을 0.2mm으로 만든 일본의 ‘무통주사’는 이미 상용화되고 있다. [7] 그런데 바늘의 크기를 마이크로 단위로 줄이고, 패치형 제품으로 개발하여 피부에 간단하게 붙이기만 하면 약물이 흡수되는 장치가 있다. 이는 바로 마이크로니들 패치 (Microneedle Patch)다. 지난 15년간 약물이 효율적으로 흡수될 수 있는 Microneedle (MN) 장치를 고안하기 위한 연구가 진행되었고, 여전히 MN을 통해 투약을 극대화하기 위한 방법들이 개발되고 있다.


(여기까지가 본 글의 핵심적인 내용을 요약한 것이며, 바로 뒤에 설명되는 검증 과정은 여기서 보다 더 알고싶은 분들을 위하여 작성하였습니다)



1. 검증과정

A. 근거 자료 채택

1. Pubmed에서 Microneedle 검색 (Availability: Free full text, Sort by best match, 5년 이내 논문): 447개 논문

2. Human 조건 추가(139개의 논문만 남음)

3. 지엽적인 논문 제외

4. Microneedle의 Type, Safety, Applications를 나타내는 핵심 논문 5가지 분석


핵심 논문: Tejashree Waghule, Gautam Singhvi, Sunil Kumar Dubey, Murali Monohar Pandey, Gaurav Gupta, Mahaveer Singh, Kamal Dua (2019). Microneedles: A smart approach and increasing potential for transdermal drug delivery system, Biomedicine & Pharmacotherapy, 109, 1249-1258, doi:10.1016/j.biopha.2018.10.078.




2. TDDS (Transdermal Drug Delivery System) 경피약물전달시스템

 TTS (Transdermal Therapeutic System, 경피흡수치료시스템)으로도 불리는 TDDS는 피부에 약효성분이 도포되어 있는 필름이나 천 소재의 피부접착제제를 이용한 비침습적 약물 투여 방법이다. [5] 피부접착제제를 부착하면 약물이 피부에 침투한 후 모세혈관으로 흡수되어 체내로 전달된다. 우리가 흔하게 접할 수 있는 붙이는 멀미약 (Ex. Kimite Patch: Scopolamine 1.5mg, 멀미에 의한 구역 구토의 예방)이나 붙이는 파스 (Ex. Ketotop Plaster: Ketoprofen 30mg, 관절염 및 근육통과 같은 증상의 진통 및 소염), 기관지확장제 패치 (Tulobuterol Patch: 기관지 천식, 기관지염 완화) 모두 TDDS의 종류다.


 TDDS의 종류는 크게 패치 (Patch), 첩부제 (Plaster), 습포제 (Cataplasma: Plaster보다 두껍고 습한 제제)가 있다. TDDS는 경구약이나 주사제에 비해 여러가지 장점이 있다. 우선 경피약물전달시스템은 경구투여가 소화관과 간에 주는 부담을 줄일 수 있고, 환자의 편의와 고통을 최소화한다. [4] GI tract를 지나지 않는다는 점에서 초회통과효과 (First-pass effect: 경구투여한 약물이 순환계통에 들어가기 전 간에서 대사되어 약효가 줄어드는 현상)을 방지할 수 있다. 또한 TDDS는 농도가 급격하게 증가했다가 감소하는 다른 투약경로와 달리 일정시간동안 지속적으로 약물을 방출하기 때문에 일시적인 약물 과다복용에 대한 부작용을 조절할 수 있다는 장점을 갖는다. [6]


<Figure 1: Comparison between dermal drug delivery systems>

 


 

3. Microneedle 마이크로니들이란?

 Microneedle Patch (이하 MN 패치)는 2세대 TDDS (경피약물전달시스템)으로, 고통을 최소화하고 약물의 흡수율을 높이기 위해 고안된 형태의 패치다. 패치를 이루는 바늘은 높이 10-1500μm (신경이 없는 표피의 두께는 1500μm, 그 아래는 통각수용체가 있는 진피다.), 끝부분의 두께는 1-25μm의 마이크론 크기의 바늘이다. 이 바늘은 일시적으로 피부의 각질층을 직접 통과하여 약물을 표피나 진피 상부층에 도달시키는데, 이후 모세혈관을 통해 전신순환으로 전달된다. [6] 비록 가벼운 소양증이나 발적이 발생할 수 있으나, 이는 Hypodermic needle과 비교하였을 때 매우 경미한 수준이다. 이처럼 MN은 적은 양의 약물로도 다른 투약방법과 동일한 치료적 효과를 나타낼 수 있다는 점에서 연구의 활성화가 필요하다는 것을 알 수 있다.


A. Microneedle의 형태

 MN은 형태에 따라서 네가지 종류로 분류할 수 있다. Solid MN, Coated MN, Hollow MN, 그리고 Dissolving MN이 있다.


<Figure 2: Different types of microneedles>


 1) Solid MN은 티타늄이나 니켈과 같은 stainless steel이나 실리콘을 사용하여 제작된다. 바늘 자체에 약물이 포함되어 있진 않으나 마이크론 크기의 상처를 내어 통로(channels)를 만들고 바늘을 제거한 후 그 위에 약물을 도포하여 흡수력을 높인다. Solid MN은 안정적으로 각질층 (stratum corneum)을 통과할 수 있을 정도의 견고하다는 것이 장점이나, 바늘의 주입과 제거 과정에서 피부 손상도가 비교적 높다는 단점을 갖는다.


 2) Coated MN은 바늘 겉면에 약물 층으로 코팅을 한 형태의 MN이다. 도포된 약물의 두께에 따라 투입약물의 용량을 조절할 수 있다. PLA (Poly Lactic Acid)으로 제작한 MN에 sulforhodamine b을 코팅하여 진행한 연구에서는 약물 전달의 효율이 약 90%인 것을 확인하였다. [6] Hollow MN은 짤주머니와 같이 바늘의 안이 비어 있고 그 속에 drug solution이 내재되어 있는 MN이다. Hollow MN은 주로 단백질, 백신, oligonucleotide과 같은 고분자 중합체에 사용된다. 그러나 쉽게 부서지고 공정 과정이 다소 복잡하고 비경제적이라는 단점이 있다.


 3) 한편 Dissolving MN은 이러한 결점을 보완하고 특히 안구와 같은 민감한 조직에 대한 손상도를 최소화할 수 있다. 용해성 (혹은 생분해성) MN은 수용성 고분자를(PVP, Hyaluronan 등) 바늘 형태로 molding하여 만든다. Dissolving MN은 피부를 투과하는 힘에 의해 끝이 휘거나 손상되지 않을 정도의 견고함을 갖는 것이 관건인데, 수분함량을 줄이는 것이 중요하다. 일반적으로 MN의 수분함량은 7.21±0.65에서 10.53±1.03%의 범위 내에 있어야 한다. [4] MN의 효과를 높이기 위하여 Solid MN Base위에 tip이 빠르게 분해되는 dissolving MN으로 이루어진 장치를 개발하는 등 효율적인 약물 전달을 위한 마이크로니들의 형태가 연구되고 있다.



B. Microneedle Patch의 적용

1) 백신

 예방접종 (Vaccination), 하면 따끔한 주사를 맞았던 기억밖에 없을 것이다. 왜 예방접종은 항상 주사로 맞는 것일까? 피부는 면역계와 접촉하기에 아주 접근성이 좋은 부위다. 전통적인 형태의 바늘(Hypodermic needle)은 혈관분포도가 높은 진피층까지 약물을 빠르게 전할 수 있으나 신경과 혈관 손상의 위험이 존재하며 고통이 동반된다. 그렇기 때문에 각질층을 뚫고도 면역세포가 rich network를 이루고 있는 진피까지 약물을 전할 수 있는 MN이 백신 분야에서 유용하게 사용될 수 있는 것이다. 앞서 언급했듯 MN을 사용한 vaccination이 hypodermal vaccination보다 항체역가가 빠르게 증가할 수 있다는 연구 결과가 있으며, [4] 근육주사 (Intramuscular injection)를 사용할 때보다 적은 양의 약물을 사용해도 동일한 예방접종 효과가 나타난다는 보고도 있다.


 인플루엔자 (Influenza), 폴리오 (IPV), 장내 바이러스 (Enterovirus), B형 간염 (Hepatitis B), HIV, 홍역 (Measles), 결핵 (Tuberculosis) 등 수없이 많은 종류의 vaccination에서도 효과적인 면역이 이루어 졌다. [1], [4] 실온에서도 6개월 정도 보존될 수 있는 인플루엔자 생분해성 마이크로니들 패치가 개발되기도 하였다는 [2] 점에서 패치형 자가백신의 상용화가 다가오고 있음을 알 수 있다.


 특히나 이는 주사를 무서워하는 어린이들의 예방접종 순응도를 높이는 데에 큰 역할을 할 수 있을 것이다.


2) 안구

 Microneedle이 유용하게 사용될 수 있는 또 다른 분야는 바로 안구 부위다. 점안액은 가장 선호되는 안구 투약방법이지만, 점안액의 생체이용률은(Bioavailability, 일정량의 약물이 나타내는 효과) 눈물층의 작용으로 5%를 넘지 못한다. [3] 안와내 주사 역시 반복적인 처치가 필요할 경우 초자체 출혈, 망막 박리, 안내염을 일으킬 수 있다. 그렇기 때문에 안구는 침습은 최소화하고 효과는 극대화할 수 있는 약물투여 경로가 가장 필요한 부위라고도 할 수 있다. 지난 2016년, 한 연구팀은 PVP (polyvinyl pyrrolidone, 폴리비닐피롤리돈) 소재로 견고한 용해성 MN을 개발하기도 하였다. [3] CNV (Choroidal neovascularization, 맥락막혈관신생)를 치료하기 위한 bevacizumab의 여러가지 투약경로를 비교한 연구에 의하면, 이 PVP 소재의 MN으로 4.4㎍을 투여한 효과는 결막하 주사로 2.3mg, 점안액으로 52.5mg을 투여한 효과와 동등하였다. [3]


3) 암, 호르몬

 Microneedle은 GI Tract와 구강내 irritation을 최소화할 수 있는 방법이며, 이에 항암제를 적용시키기 위한 많은 연구가 진행되었다. 항암제의 국소적 투여와 전달을 통해 부작용을 최소화하기 위한 고분자 MN도 연구 단계에 있다. 면역항암제인 Anti-PD-1을 국소투여하여 피부암인 흑색종을 치료하는 방법이 개발되고 있다. 이 외에도 MN은 당뇨의 치료에서도 이용될 수 있다. [4]


 인슐린 자가투여로 많이 쓰이는 Pen을 장기적으로 이용할 경우 주사 부위에서의 Lipodystrophy (지방이상증)이 나타날 수 있다. MN을 사용하여 피부 침습을 최소화하면서 Exendin-4 (GLP-1에 작용하는 폴리펩타이드)를 투여하는 패치가 연구되고 있고, 그 외 기타 호르몬의 주입에 관하여서도 마이크로니들이 활용될 수 있다.



C. Limitations and Discussion of MNs

 모든 주사약제를 아픈 주사보다 간편하고 통증이 적은 마이크로니들 패치로 붙이면 좋겠지만, MN을 이용한 경피약물전달시스템 (TDDS)에도 분명한 한계점이 존재한다. 약물마다 제각각 최적의 투약경로가 있으며, 피부로 투여할 수 없는 지용성 물질, 통증이 강한 약물 등 조직 자극을 주는 약물은 심할 경우 조직 괴사에까지 이를 수 있다. 이처럼 입자가 크거나 독성이 강한 물질 등 마이크로니들을 통한 경피흡수가 불가능한 약물은 근육주사나 경구투여 등 기타 투여방법으로 투약하는 것이 부작용을 최소화하고 치료적 효과를 극대화(Minimizing the adverse effect, and Maximizing the therapeutic effect)[6] 할 수 있을 것이다. 용해성 마이크로니들을 이용하여 여러가지 백신 종류와 제제의 효과를 연구한 논문들을 메타 분석한 한 연구는[9] 이러한 MN이 효과적으로 작용할 수 있는 백신 종류와 기존 근육 주사나 피하주사가 더욱 효과적인 백신 종류를 분류해 놓았다.


 또한 마이크로니들을 사용한 각종 약물 투여는 아직 clinical research 단계에 머물고 있어 상용화가 되기 위해서는 아직 더 많은 연구가 필요할 것으로 보인다. MN이 기존의 다른 투여 경로보다 약물의 효과를 높일 수 있다는 연구는 다수 존재하나, 붙이는 패치 형태인 만큼 피부 통합성 장애에 대한 논의나, 감염 가능성, 연구와 제조 과정에서의 비용효과성 (cost-effectiveness)을 낮추어 가격 경쟁력을 확보하기 위한 방안에 대한 논의는 아직 부족하다. 마이크로니들 형태의 화장품 (여드름 패치, 주름 패치 등)이 개발되어 시판 중이고 화장품의 흡수율을 높였다는 점에서는 의의가 있으나 미세바늘의 크기가 크고 뭉툭하며 ‘마이크로피라미드’라는 명칭을 사용하는 것이 더욱 적절하며, 함유된 성분의 한계가 있다. 비록 MN은 아직 의료기기로 상용화되기에는 더욱 많은 연구와 부작용에 대한 논의가 필요하지만, 마이크로니들 제작 기업과 여러 제약회사가 협력하여 의약품을 개발하고 있어 마이크로니들의 상업화를 앞당기고 있다.



4. 여드름 패치와 마이크로니들

 마이크로니들 여드름 패치는 기능성 화장품 혹은 의약외품으로, 시판 중인 제품 중 직접적인 여드름 치료 약제를 함유한 제품은 없었다. 처방을 받아 사용할 수 있는 여드름 치료 약제 (전문의약품)에는 여드름균에 대한 항생제나 (테트라사이클린 계열, 나디플록사신, 클린다마이신), 비타민 A 유도체(이소트레티노인, 아시트레틴, 아다팔렌)가 있다. 처방 없이 사용할 수 있는 바르는 여드름 약과 연고에는 다음과 같은 성분이 자주 사용된다. 벤조일퍼옥사이드(과산화수소 유도체, 항균제), 살리실산 (항염증, 각질용해), 이부프로펜피코놀 (항염 항균). 여러 제조업체의 제품을 조사한 결과 모두 습윤, 보습, 소염제가 주성분을 이루고 있었으며 전문의약품으로 개발되어 더욱 효과적인 치료 효과를 볼 수 있는 제품은 없었다.


 패치는 다른 반창고들과 마찬가지로 외부 환경과 상처 사이를 차단하는 역할을 할 수 있다. 기존의 보습 반창고와 다른 점은 비록 의약품 성분은 없을지라도 유효성분들을 상처에 조금 더 쉽게 흡수할 수 있도록 바꿨다는 점이다. 아직 의약품 성분이 들어간 마이크로니들 패치는 상용화되지 않았지만 시간이 흐르면서 차후 발전 가능성이 기대된다. 다만 패치를 붙이기 전 피부에 이물질이 있다면 흡수될 가능성이 있으므로 위생에 유의하여 사용해야 할 것이다.


 - A사: 하이드롤라이즈드하이알루로닉애씨드 (히알루론산, 습윤 보습제), 나이아신아마이드 (미백효과가 뛰어난 비타민B3의 일종), 올리고펩타이드-76 (향균성), 소듐하이드록사이드 (pH 조정 및 각질 생성 저해)

 - B사: 트레할로오스 (보습), 셀룰로오스검 (피막형성제), 소듐하이알루로네이트 (히알루론산, 습윤 보습제), 살리실릭애씨드 (소염, 각질 용해), 센텔라아시아티카 (피부 진정)

 - C사: 트레할로오스 (보습), 셀룰로오스검 (피막형성제), 하이드롤라이즈드하이알루로닉애씨드 (히알루론산, 습윤 보습제), 살리실릭애씨드 (소염, 각질 용해)



5. Reference

[1] Leone, M., Mönkäre, J., Bouwstra, J. A., & Kersten, G. (2017). Dissolving Microneedle Patches for Dermal Vaccination. Pharmaceutical research, 34(11), 2223–2240. doi:10.1007/s11095-017-2223-2

[2] Arya, J., Henry, S., Kalluri, H., McAllister, D. V., Pewin, W. P., & Prausnitz, M. R. (2017). Tolerability, usability and acceptability of dissolving microneedle patch administration in human subjects. Biomaterials, 128, 1–7. doi:10.1016/j.biomaterials.2017.02.040

[3] Thakur, R. R., Tekko, I. A., Al-Shammari, F., Ali, A. A., McCarthy, H., & Donnelly, R. F. (2016). Rapidly dissolving polymeric microneedles for minimally invasive intraocular drug delivery. Drug delivery and translational research, 6(6), 800–815. doi:10.1007/s13346-016-0332-9

[4] Tejashree Waghule, Gautam Singhvi, Sunil Kumar Dubey, Murali Monohar Pandey, Gaurav Gupta, Mahaveer Singh, Kamal Dua (2019). Microneedles: A smart approach and increasing potential for transdermal drug delivery system, Biomedicine & Pharmacotherapy, 109, 1249-1258, doi:10.1016/j.biopha.2018.10.078.

[5] Challoner, J., & Challoner, J. (2009). 1001 Inventions: that changed the world. London, Gran Bretana: Ccassell.

[6] Whalen, K., Feild, C., & Radhakrishnan, R. (2019). Lippincott illustrated reviews: pharmacology. Philadelphia: Wolters Kluwer.

[7] Bae, W., Ko, H., So, J., Yi, H., Lee, C., Lee, D., Ahn, Y. (2019). Snake fang–inspired stamping patch for transdermal delivery of liquid formulations, Science translational medicine, 11-503

[8] Park, J., Seo, J., Shin, J., Jeong, Do., Kim, J. (2014). Efficacy of Biodegradable Microneedle Patches on Periorbital Wrinkles. Department of Dermatology, Severance Hospital, Cutaneous Biology Research Institue, Yonsei University College of Medicine, Paphas Co., Ltd., Seoul, Korea

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