심장에 젤 발라 심근경색 치료했다

GIST-전남대병원, 전도성 젤 심근패치 개발
실험쥐 심장에 2주간 붙여놔 심장 기능 회복

광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이재영 교수팀이 개발한 '전도성 하이드로젤 심근 패치'를 실험쥐의 심장에 붙여 성능을 시험하고 있다. GIST 제공

[파이낸셜뉴스] 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이재영 교수팀이 전남대병원 안영근 교수팀과 함께 심근경색을 치료하는 '전도성 하이드로젤 심근 패치'를 개발했다. 실제로 심근경색이 있는 실험쥐 심장에 전기자극을 줄 수 있는 젤을 발라 심장 기능이 회복됐다.

이재영 교수는 2일 "기존 심근 패치의 한계를 뛰어넘어, 심장에 손쉽게 바를 수 있는 전도성 하이드로젤 심근 패치를 제작했다"며 "향후 심근경색을 쉽고 효과적으로 치료할 수 있는 심근 패치 플랫폼으로의 활용이 기대된다"고 말했다.

허혈성 심장질환은 심근경색이나 동맥경화에 의해 혈관이 막혀 심장에 산소 공급이 어려워지면 심근이 괴사한다. 또 심근경색 후 심장기능이 회복되지 않고 악화되는 심부전이 급증하고 있다.

이를 치료하기 위해 '심근 패치'를 사용한다. 심장의 박동을 물리적으로 지지해 심실벽이 얇아지고 심실이 확장되는 현상을 방지한다.

하지만, 심근 패치를 고정하기 위한 외과적인 봉합, 의료용 스테이플러 등으로 인해 출혈이나 염증 반응과 같은 부작용이 일어날 수 있다. 또한 전기자극을 주기 위한 전기활성도가 낮고 잠재적으로 독성까지 우려되고 있다.

연구진은 심장에 전기자극에 필요한 전기활성도와 패치를 고정시키는 접착성를 높이는데 집중했다. 우선 패치의 높은 전기활성도를 확보하기 위해 이차원 전도성 물질 '맥신'을 사용했다.

또 강력한 접착성을 갖게 하기 위해 생체친화적인 천연고분자 산화 덱스트란과 젤라틴을 혼합했다. 이 물질들을 섞어 만들면 짧은 시간 안에 심장 표면에 달라 붙게 만들 수 있다.

이렇게 만든 심근 패치를 심근경색이 있는 실험쥐 심장에 붙였다. 젤리 형태의 패치는 심장에 바른지 5분 만에 달라붙었다.

또 2주뒤 실험쥐 심장의 상태를 확인한 결과, 손상된 심장의 기능과 구조가 재생됐다. 심장 근육조직내 신생혈관들이 늘어나고 염증반응이 줄어들면서 딱딱하게 굳는 섬유화가 감소해 심장이 재기능을 되찾았다.

이 심근패치는 현재 의료용으로 이용되고 있는 생체용 접착제인 피브린 글루보다 심장조직에서 10배 가량 높은 접착성을 보였다. 또 심근조직과 유사한 기계적 특성을 보였다. 이와함께 괴사된 심근의 전기활성도를 높여 재생을 촉진시켰다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 하이드로젤 심근패치와 실험 결과를 재료 분야 국제학술지인 'ACS 나노'에 발표했다.
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