지스트 신소재공학부 이재영(왼쪽부터) 교수·이민규 박사과정생, 전남대병원 안영근 교수·김용숙 교수. 사진 제공=광주과학기술원심근경색 환자 심장에 손쉽게 발라 치료하는 ‘전도성 수화젤 심근패치’가 개발돼 관심을 모으고 있다.
광주과학기술원(지스트) 신소재공학부 이재영 교수 연구팀과 전남대병원 순환기내과 안영근 교수 연구팀은 심장에 발라서 심근경색을 치료할 수 있는 ‘전도성 수화젤 심근패치’를 제작하는 데 성공했다고 2일 밝혔다.
흔한 사망 원인 중 하나인 허혈성 심장질환은 심근경색이나 동맥경화에 의해 혈관이 막혀 심장에 산소 공급이 어려워지면 심근이 괴사해서 생기는 질환으로, 노령인구가 늘면서 유병률이 증가하고 있다.
심근경색 후 심장기능이 회복되지 않고 악화되는 심부전도 급증하고 있지만 심장 이식 공여자는 수요에 비해 매우 부족한 실정으로, 생체재료 기반의 새로운 심근경색 치료법이 연구되고 있다.
이번에 연구팀에서 개발한 이 패치는 심장에 발라서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 높은 전기전도성과 접착성을 갖춘 ‘전도성 수화젤 심근 패치’다. 이 패치는 침습 없이 안정적으로 심장의 외벽에 접착시킬 수 있을 뿐만 아니라, 높은 전기전도성 덕분에 심근조직 내 전기활성도를 재생 시킬 수 있다.
연구팀은 높은 전기활성도를 구현하기 위해 이차원 전도성 물질인 ‘맥신’을 도입했으며, 생체친화적인 천연고분자 산화 덱스트란과 젤라틴을 혼합해서 짧은 시간 안에 심장 표면에 전도성 수화젤 심근 패치를 만들어내는 동시에 강력한 접착성을 보이도록 설계했다.
맥신은 탄소 또는 질소와 전이금속이 결합하여 형성된 층상 구조를 가진 2차원 나노 물질이다. 전기전도도가 높으면서도 표면에 존재하는 수산화나 산소의 존재로 친수성을 가지고 있어 수화젤과 손쉽게 상호작용이 가능하다.
특히 연구팀은 이 심근 패치는 용액 혼합 후 5분 내로 수화젤을 형성해 심외벽에 도포할 수 있을 뿐만 아니라, 심근조직과 유사한 기계적 특성을 보였다고 설명했다. 또한 괴사된 심근의 전기활성도를 높여 재생을 촉진 시킬 수 있고 물리적 충격에도 견딜 수 있는 안정적인 접착성을 가졌다고 덧붙였다.
이재영 지스트 신소재공학부 교수는 “기존 심근 패치의 한계를 뛰어넘어, 심외벽에 손쉽게 도포할 수 있는 전도성 수화젤 심근 패치를 제작했다”며 “향후 심근경색을 쉽고 효과적으로 치료할 수 있는 심근 패치 플랫폼으로의 활용이 기대된다”고 말했다.
한편 이재영 교수와 전남대병원 안영근 교수, 김용숙 교수가 지도하고 이민규 박사과정생이 수행한 이번 공동 연구는 한국연구재단 기초연구실사업의 지원을 받아 수행, 재료 분야 국제학술지인 ‘ACS Nano’에 6월 20일 게재됐다.
