심장에 바르면 기능 회복 돕는 ‘젤 패치’ 나왔다

GIST, 전남대병원 공동 연구진

광주과학기술원(GIST) 연구진이 심근경색 환자의 수술 후 회복을 돕는 수화겔 심근 패치를 개발했다고 2일 밝혔다. 심장 외벽에 발라서 사용하는 방식으로 부작용 가능성을 크게 낮췄다./광주과학기술원

심근경색 수술을 받고도 심장 기능이 회복되지 않는 환자들을 위한 젤 패치가 개발됐다. 의료용 스테이플러로 심장에 고정하는 기존 패치와 달리 심장 표면에 바르면 손상된 심장 세포가 회복하는 방식이다. 출혈이나 염증 반응이 나타나지 않아 부작용도 크게 줄였다.

이재영 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수가 이끄는 연구진은 안영근 전남대병원 순환기내과 교수와 공동으로 심근경색 치료용 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 개발했다고 2일 밝혔다.

심근경색은 심장에 혈액을 공급하는 관상동맥 손상으로 심장 근육이 혈액을 공급받지 못해 괴사하는 질환이다. 고지혈증, 당뇨병, 고혈압이 주요 원인으로 알려져 있으며 주로 고령층에서 발생한다. 국내에서도 고령화와 불균형한 생활습관으로 심근경색 환자가 빠르게 늘고 있다. 2020년 기준 국내 심근경색 환자 수는 12만1169명으로 2016년에 비해 약 30% 급증했다.

심근경색은 수술로 치료할 수 있으나 심장 기능이 회복되지 않거나 심부전으로 악화되기도 한다. 최근에는 심장 기능을 돕는 생체재료를 활용한 치료법이 연구되고 있다.

GIST 연구진은 심장에 발라서 사용할 수 있고 전기전도성과 접착성이 우수한 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 개발했다. 심근 패치는 심장 박동을 물리적으로 보완하는 방식으로 큰 주목을 받은 기술이다. 그러나 이제까지 연구된 심근 패치는 심장에 부착하기 위해 외과적인 수술이 필요하고 의료용 스테이플러를 사용해 출혈과 염증 반응 같은 부작용이 단점으로 지목받았다.

연구진은 심근 패치의 전기전도도를 높이기 위해 2차원(2D) 전도성 물질인 맥신을 활용했다. 생체 조직에 붙여도 염증 반응을 일으키지 않는 생체진화성 천연 고분자 덱스트란과 젤라틴을 혼합해 접착 젤을 만들었다. 기존 심근 패치보다 접착력이 강해 의료용 스테이플러를 사용하지 않고도 심장에 붙일 수 있어 부작용도 줄일 수 있다.

수화젤은 용액을 혼합하면 5분 만에 간단하게 만들 수 있고, 심근조직과 비슷한 특성을 보였다. 실제 심장 세포를 배양해 실험했을 때도 괴사한 심장 세포의 재생을 촉진할 수 있는 것으로 나타났다. 또 기존 의료용 접착제와 비교했을 때 심장 조직에서 10배 가량 높은 접착성을 보여 외부 충격에도 안정적으로 부착해 있을 수 있었다.

심근경색에 걸린 생쥐의 심장에 심근 패치를 바른 실험에서는 2주 후 심장의 섬유화가 감소하는 경향이 나타났다. 심장에서 새로운 혈관이 만들어지고 염증 반응도 감소하는 현상이 관찰됐다.

이 교수는 “기존 심근 패치의 한계를 뛰어넘어 심장에 손쉽게 발라 사용하는 방식”이라며 “향후 심근경색을 쉽고 효과적으로 치료할 수 있는 심근 패치 플랫폼으로의 활용이 기대된다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘ACS 나노’에 지난 6월 20일 소개됐다.

참고자료

ACS Nano, DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00933

이번 연구에 참여한 연구진. 왼쪽부터 이재영 광주과학기술원(GIST) 교수, 이민규 GIST 석·박사 통합과정 연구원, 안영근 전남대 교수, 김용숙 전남대병원 교수./광주과학기술원

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