한국섬유개발연구원, 생분해성 메디컬 섬유 상용화 기술 개발

한국섬유개발연구원(원장 강혁기)은 생분해 기간이 서로 다른 두 종류의 생체고분자를 이용하여 인체 이식 후 일정 기간이 지나면 체내에서 완전 분해되는 소화기계 스텐트용 이중층(sheath-core 형태) 구조의 메디컬용 섬유(또는 필라멘트)를 국내외 최초로 개발하여 세계 최고의 내시경 저널 중 하나인 다이제스티브 엔도스코피(Digestive Endoscopy, IF 4.8)에 발표하였다. 이번 연구는 차의과대학교 분당차병원(원장 김재화) 권창일 교수, 한국섬유개발연구원 손준식 박사, (주)엠아이텍(대표이사 박진형) 김규석 책임연구원 연구팀이 중소벤처기업부의 수출기업기술사업의 일환으로 진행되었다.

기존 소화기계 플라스틱 스텐트의 경우 내경이 작아 일찍 막히는 단점이 있으며, 금속 스텐트는 확장력이 우수하여 장기간 사용이 가능하지만 제거가 불가능하거나 추가적인 시술을 통해 제거해야 하는 등의 제약이 있었다. 이를 보완하기 위해 10여년 전부터 삽입 후 체내에서 생분해가 되는 스텐트 개발이 진행되고 있지만 협착 완화를 위한 충분한 확장력을 구현하는 것이 난제였으며, 체내에서 생분해가 진행되면서 섬유가 얇아지기 전에 부러지면서 스텐트 형태가 변형되는 문제가 있었다. 이러한 문제점들은 급성 담도 폐쇄로 인한 폐혈증과 같은 생명을 위협하는 합병증들을 유발할 수도 있다.

이에 연구팀은 기존 소화기계 스텐트들이 가지고 있는 문제점과 생분해성 스텐트의 한계를 극복하기 위해 스텐트에 사용되는 섬유를 sheath-core 형태의 이중층 구조로 만들어 이 난제들을 해결하고자 하였다. 섬유의 바깥층인 sheath부분에 생분해기간은 짧지만 스텐트 복원력에 유리한 물질을 적용하고, 섬유의 중심부인 core부분에는 생분해기간이 오래 유지되어 스텐트의 팽창 유지력에 유리한 물질을 삽입하였다. 그리고 sheath-core 섬유 제조과정에서 최대 연신을 부여하여 인장강도 등의 물성을 높임으로써 스텐트의 복원력과 체내 팽창 유지력을 극대화하는데 성공했다. 이러한 새로운 기술로 개발된 sheath-core 섬유 스텐트는 스텐트 형태를 유지하는 기간을 충분히 지속하면서도, 섬유가 부러지는 현상을 최대한 억제할 수 있으며, 생분해 과정에서 부러지는 현상이 발생하여 스텐트 형태를 잃어버리게 되더라도 부러진 섬유 조각이 얇은 중심부 구조에만 존재하여 스텐트 삽입 기간 동안 협착이 치료된 담도에서 즉시 배출되거나 완전히 생분해되어 합병증 발생 없이 사라지게 된다.

공동 연구진은 이번 연구 결과를 기반으로 보다 더 효과적인 생분해성 스텐트를 개발하고자 노력하고 있으며, 2020년 범부처 전주기 의료기기 연구개발사업 중 소화기계 고기능성 스텐트 연구 과제에 선정되어 총 54억원의 사업비를 국가에서 지원받아, 세계 최초 다중층 약물방출 생분해성 스텐트 개발 및 식약처 허가를 위한 임상연구를 진행 중에 있다.

한국섬유개발연구원 강혁기 원장은 생분해 기간이 서로 다른 두 종류의 생체고분자를 sheath-core 이중층 섬유로 제조하는 핵심 기술을 확보하게 되었으며, 생체 고분자의 종류, 이중층 구조의 면적비, 섬유 직경 등을 제어하여 다양한 sheath-core 이중층 구조의 섬유 개발이 가능함으로써 인체 적용부위 맞춤형 소화기계 스텐트용 섬유로 그 활용도가 클 것으로 기대한다고 밝혔다. 또한 이번 연구를 바탕으로 고부가가치의 메디컬용 섬유를 지속적으로 개발하여 글로벌 기술력을 높임으로써 메디컬 섬유분야 기업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있도록 하겠다고 밝혔다.

온라인 중앙일보