환자 부착형 mRNA 백신 전달 및 의료정보 기록 마이크로니들 패치

제목	환자 부착형 mRNA 백신 전달 및 의료정보 기록 마이크로니들 패치
추천 연구 논문	On-patient medical record and mRNA therapeutics using intradermal microneedles (Nat. Mater., Feb 24 2025, | https://doi.org/10.1038/s41563-024-02115-4)
선정 이유	mRNA 백신을 포함한 약물 및 치료는 일정한 간격을 두고 투여해야 하는 일련의 투약이 필요하며, 이를 위해 정확한 의료 기록 관리가 필수적임. 따라서, 의료 기록이 잘 관리되지 않는 지역이나 진료 현장에서는 치료 효과가 감소하거나 질병 예방이 어려워지는 문제가 발생함. 환자 부착형 mRNA 백신전달 및 의료정보 기록이 가능한 기술 개발로 효과적인 질병 치료 및 감염병 예방을 하고자 함.
주요 내용	□ 고분자 기반 생체재료를 활용한 mRNA 백신 마이크로니들 패치   mRNA 백신 마이크로니들에 퀀텀닷(quantum dot)을 암호화된 패턴의 형태로 추가하여 백신 접종 시 관련 의료 정보를 환자 피부에 직접 기록 및 출력하는‘on-patient medical record (OPMR)’ 시스템을 개발함. 정확한 의료 정보를 전달하고 보존하기 위해 근적외선 발광 소재인 퀀텀닷을 poly(methyl methacrylate) (PMMA) 및 poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) 와 같은 고분자로 캡슐화하여 생체 적합성과 입자 크기를 향상시키고, 마이크로니들의 높이, 각도, 간격 등의 디자인 요소를 최적화함. 결과적으로, 퀀텀닷으로 이뤄진 정보를 균일한 침투 깊이와 밝기로 진피층에 전달함.  □ 오류정정코드와 딥러닝을 활용한 의료정보기록 시스템  시간이 경과함에 따라 인체 내 퀀텀닷 발광 효율 감소 및 다른 외부적 요인으로 인한 정보 출력 오류를 방지하기 위해 오류 정정 코드(error correcting code)와 딥 러닝(deep learning) 기술을 접목하여 정확한 정보 입력 및 출력 시스템을 구현함. 65만 개의 합성 패턴 이미지를 훈련 세트로 사용하여 이미지 정정 및 인식 네트워크 모델을 훈련시키고, 이를 통해 21개의 마이크로니들 패치를 3마리의 돼지에 in vivo 투여했을 시 3개월 동안 100%의 성공률로 패턴을 인식하고 출력하는 것을 확인함. 마지막으로, 퀀텀닷과 SARS-CoV-2 mRNA 백신을 마이크로니들 패치에 co-loading 하여 쥐에 동시 투여했을 시 근육주사로 접종되는 기존 COVID-19 백신과 동일한 효과를 나타내는 것을 확인함.
시사점	상온에서 수개월 간 안정성을 띄는 고체형 mRNA 백신 마이크로니들 패치에 의료정보를 패턴의 형태로 저장한 후 함께 투약하여, 1,370억 가지가 넘는 의료정보 패턴을 mRNA 백신과 함께 전달 가능함. 이 기술은 의료 기록 관리가 어려운 지역 환경에서 유용하여 글로벌 의료 형평성을 증진하고, 팬데믹과 같은 응급 현장에서 의료진이 보다 정확한 치료 결정을 내릴 수 있도록 지원함.