치사율 높은 ‘패혈증’…‘체외 혈액정화 기술’로 치료 성공

자기장으로 혈액 속 염증반응물질 제거
사전 진단 없이 다양한 종류의 병원체 제거 가능

사진은 기사의 특정 내용과 관련 없음. 게티이미지뱅크

국내 연구진이 체외로 순환하는 혈액에서 염증반응을 일으키는 물질을 제거해 패혈증을 치료하는 기술을 개발했다.

강주헌‧주진명 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 교수와 이재혁 분당서울대병원 응급의학과 교수 연구팀은 초상자성 나노입자를 활용해 패혈증의 원인 물질을 제거하는 체외 혈액 정화 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 연구결과는 국제학술지 ‘스몰 메소드(Small Methods)’에 최근 게재됐다. 체외 혈액 정화는 투석치료와 유사하게 혈액을 몸 밖으로 뽑아낸 후 기계장치를 활용해 걸러준 후 다시 넣는 것을 뜻한다. 

패혈증은 박테리아(세균)‧바이러스 등 미생물에 혈액이 감염돼 전신에 심각한 염증반응이 나타나는 상태를 말한다. 심장과 폐와 같은 주요 장기에 기능 부전을 일으켜 높은 치사율을 동반하지만 지금까지 뚜렷한 치료법이 존재하지 않았다.

앞서 연구팀은 2022년 선행 연구를 통해 유사한 기술을 개발했다. 니켈‧철과 같은 자성 나노입자가 체외로 순환하는 환자의 혈액과 반응해 병원체(염증반응물질)를 포획한 후 외부 자기장으로 제거해 패혈증을 치료하는 방법이다. 다만 자기장으로 끌어오는 힘인 자화율이 낮아 수 ℓ(리터)의 체외 혈액을 정화하기 어려운 점 등 실제 임상에서 기술적 한계를 보였다.

이번 연구에서는 이론적으로 성인 환자 몸속의 모든 혈액(4.5~6ℓ)을 1시간 안에 정화하는 데 필요한 자성 나노입자의 크기와 분포 등을 계산하고, 최적화 값을 예측했다. 또 새로운 수열 합성법으로 기존보다 자화율과 입자의 균일도가 높은 초상자성 나노입자를 합성했다.

결과적으로 연구팀은 초상자성 나노입자에 적혈구 세포막 기술을 입혀 기능성 초상자성 나노입자를 개발, 혈액 속 병원균을 1시간 당 6ℓ의 빠른 유속에서도 쉽게 제거할 수 있었다. 이후 실험용 돼지를 활용한 동물실험에서도 치료효과와 유효성이 검증됐다.

강주헌 교수는 “실제 의료 현장에서 사용할 수 있도록 의료기기 인증 등을 계획 중”이라며 “사전 진단 없이 다양한 종류의 병원체를 제거할 수 있기 때문에 신·변종 감염병 유행에 대응할 수 있는 새로운 개념의 감염병 치료 기술로 개발할 계획”이라고 설명했다.