구강 내 젤 타액: 새로운 폴리머 "드롭 바이 드롭"이 건조증 시 구강을 보습합니다.

퍼듀 대학 연구팀은 폴리머 PHEMA(폴리하이드록시에틸메타크릴레이트)를 기반으로 한 충전식 "타액 젤"을 개발했습니다. 이 젤은 인공 타액을 흡수한 후, 안정 상태의 자연 타액과 거의 같은 속도로 몇 시간 동안 입 안에서 직접 방출합니다. 실험 결과, 젤은 6시간 만에 약 400% 팽창하고, 37°C에서 4시간 만에 거의 모든 양을 방출했으며, 약 97%의 효율을 유지했고, 최소 5회의 "충전-방전" 사이클 동안 작동했습니다. 세포 배양에서 점막 독성은 검출되지 않았습니다. 이 아이디어는 방사선 치료, 혈액 투석 및 기타 질환으로 인해 구강 건조증(구강 건조증)이 있는 환자를 대상으로 합니다. 이 연구는 ACS Applied Polymer Materials 에 게재되었습니다.

배경

구강건조증은 주관적인 구강 건조감으로, 종종 객관적인 타액분비 감소(침 분비 감소)와 함께 나타납니다. 건강한 사람의 정상적인 무자극 타액 분출 속도는 분당 약 0.3~0.4ml이며, 분당 ≤0.1ml는 타액분비 감소를 나타냅니다. 타액선은 하루에 0.5~1.5L의 타액을 분비합니다. 타액분비 부족은 충치, 칸디다증, 미각 장애, 언어 및 삼킴 장애, 통증, 수면 장애를 유발합니다.

• 얼마나 흔하며, 누가 더 자주 겪을까요? 일반 인구에서는 추정치가 매우 다양하지만(방법에 따라), 구강건조증은 노인에게 흔한 증상입니다. 특히 두경부 방사선 치료를 받은 환자(최대 80%가 치료 중 심한 건조감을 경험하며, 많은 경우 수개월 또는 수년간 지속됨), 쇼그렌 증후군 환자, 다제 약물 복용 환자(항콜린제/향정신성 약물), 당뇨병 환자, 그리고 혈액투석을 받는 환자는 구강건조증에 특히 취약합니다.
• "스프레이"와 헹굼이 오래 지속되지 않는 이유. 대부분의 타액 대체제는 빠르게 씻겨 나가며 단기적인 효과를 제공합니다. 필로카르핀, 세비멜린과 같은 약물성 타액 촉진제는 모든 사람에게 효과적인 것은 아니며 부작용이 있습니다. 신경 자극제와 재생 치료는 여전히 가용성/데이터 부족으로 인해 제한적입니다. 따라서 "자연 타액처럼" 액체를 공급하여 몇 시간 동안 편안함을 유지할 수 있는 국소 수분 저장소에 대한 수요가 높습니다.
• "목표 전달"이 필요한 이유는 무엇일까요? 건강한 사람의 경우, 자극받지 않은 타액의 흐름은 정확히 분당 0.3~0.4ml 정도입니다. 방출 속도를 이 값에 가깝게 하려는 노력은 ("발리"나 과도한 건조 없이) 자연스러운 감각을 제공합니다.
• PHEMA를 선택한 이유. 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트)는 –OH기가 많은 고전적인 하이드로겔로, 생체 적합성이 뛰어나 소프트 콘택트렌즈(즉, 민감한 점막과 지속적으로 접촉하는 렌즈)에 오랫동안 사용되어 왔습니다. 물/용액을 흡수하고 수소 결합으로 고정하며 내용물을 천천히 방출할 수 있는데, 이러한 특성은 "타액 저장소" 역할에 이상적입니다.
• 이것이 현재 진료에 어떻게 적용될까요? 오늘날, 위생 조치, 타액 대체제를 이용한 잦은 "충전", 껌/사워 껌으로 자극, 샘 기능 유지를 위한 필로카르핀/세비멜린, 충치 및 진균 감염 예방 등이 있습니다. 충전식 경구용 하이드로겔은 특히 방사선 치료 후 타액분비 감소증, 야간 건조증, 또는 장기간의 업무 부담(여행, 강의, 교대 근무)이 있는 환자에게 장기적인 국소 치료제로서 이 제품군을 논리적으로 보완합니다.

그들은 무슨 생각을 했을까?

환자가 구강(예: 뺨 근처)에 넣을 수 있는 부드러운 하이드로겔 저장소를 만드세요.

1. 미리 인공 타액을 "충전"해 두세요.
2. 액체가 천천히 방출되도록 하여 편안한 보습과 윤활성을 유지합니다.
   소재 - PHEMA: -OH기가 많은 친수성 폴리머로, 물과 잘 어울리며, 탄성 네트워크를 형성하고 수소 결합으로 액체를 유지합니다.

이게 어떻게 작동하나요?

• PHEMA 필름은 인공타액을 흡수하여 하이드로겔 상태로 변합니다.
• 구강 내(약 37°C)에서 젤은 점차 "수축"하여 저장량을 방출합니다. 처음에는 방출 속도가 더 빠르지만(저자들은 분당 약 0.3ml로 추정), 이후 일정하게 유지됩니다. 편안함을 위한 목표 침 분비량은 분당 0.3~0.7ml입니다(이는 건강한 사람의 자극받지 않은 타액 분비 속도와 거의 같습니다).

무엇을 측정했나요?

• 붓기: 6시간 만에 원래 부피의 최대 약 400%까지 붓습니다.
• 회복: 37°C에서 약 4시간 만에 거의 모든 재고가 회복됨; 5회 연속 사이클에서 안정성은 약 97%임.
• 재사용: 젤을 조심스럽게 "재충전"하여 비슷한 역학을 다시 얻었습니다.
• 생체적합성: 겔의 조건화된 배지는 구강 각질세포의 성장을 억제하지 않았으며, 유의미한 세포독성도 발견되지 않았습니다.
• 역학: 젤은 볼보다 훨씬 부드럽습니다(영률은 점막의 경우 메가파스칼인 반면, 수백 kPa입니다). 이는 강성과 편안함을 더욱 조절하기 위한 중요한 힌트입니다.

왜 이것이 필요한가요?

구강건조증(성인의 10~30%, 노인에게 더 흔함; 두경부 방사선 치료, 항암 화학요법, 혈액투석 후 흔히 발생)은 언어, 삼키기, 구강 위생을 저해하고 감염 위험을 증가시킵니다. 스프레이/헹굼, 씹는 자극제, 신경자극제, 전신 약물 등 현재 사용되는 해결책은 단기적인 효과를 제공하거나 침습적이거나 비용이 많이 듭니다. 하이드로겔 용기는 잦은 "숨쉬기" 없이 몇 시간 동안 지속적으로 수분을 공급할 수 있도록 합니다.

이게 일반 "인공 타액"과 어떻게 다릅니까?

기존 대체품은 빠르게 세척됩니다. 이 경우, 소재가 액체를 계량하고 재충전하여 일상적인 사용(예: 장거리 수업, 여행, 수면)을 간소화할 수 있습니다.

다음은 무엇인가요?

지금까지 모든 테스트는 실험실에서 진행되었습니다. 저자들은 앞으로 구강 내에서 미생물군, 온도 및 pH 변화, 마찰, 대화/음식, 형태 인자(크기, 고정력, 편안함), 안전성 및 사용 수명 평가 등을 포함한 현실적인 테스트가 진행될 것이라고 직접적으로 언급했습니다. 이와 동시에, 인공 타액의 최적 조성과 젤이 미각 인지/발음에 영향을 미치는지 이해하는 것이 필요합니다.

제한

• 병원이 아닙니다. 아직 효율성이나 편의성이 입증되지 않았습니다.
• 기계적 측면과 인체공학적 측면입니다. 젤은 원단보다 눈에 띄게 부드러워 편안하지만 변형될 수 있습니다. 필요한 형태/홀더는 아직 선정 중입니다.
• 위생 및 유지관리: 재사용하려면 바이오필름이 쌓이는 것을 방지하기 위해 명확한 세척/교체 방식이 필요합니다.

출처: Debnath S. 외. 폴리(하이드록시에틸 메타크릴레이트) 타액 젤: 구강건조증 치료를 위한 고분자 기반 용액, ACS Applied Polymer Materials, 2025년 7월 17일 온라인 게재. DOI: 10.1021/acsapm.5c00881