심장에 발라 심근경색 치료한다…‘심근경색 치료 패치’ 개발

GIST, 전남대병원 공동 연구팀

(왼쪽부터) 이재영 지스트 교수, 이민규 박사과정생, 안영근·김용숙 전남대 교수

외과적 봉합 없이 심장에 바르기만 하면 되는 심근경색 치료 패치가 개발됐다. 

광주과학기술원(GIST)은 2일 이재영 신소재공학부 교수 연구팀과 안영근 전남대병원 순환기내과 교수 연구팀이 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 제작해 6월 20일 ‘ACS 나노’에 논문을 발표했다고 밝혔다. 

심근경색은 대표적인 사망 원인인 허혈성 심장질환의 원인이 되는 질환이다. 심장을 이루는 근육이 괴사하는 심근경색이 있으면 심장으로 산소와 영양분이 제대로 공급되지 않아 심장질환이 발생한다. 

심장 기능이 회복되지 않으면 심장 이식이 필요하지만 심장 이식 공여자가 수요자 대비 부족한 실정이다. 이로 인해 생체 재료를 기반으로 한 심근경색 치료법을 찾는 연구들이 진행 중이다. 그 중 하나가 바로 심근 패치 개발 연구다. 

심근 패치는 심장 박동을 물리적으로 지지해 심실벽이 얇아지고 심실이 확장되는 현상을 방지한다. 하지만 심근 패치를 고정하려면 의료용 스테이플러 등을 이용한 외과적 봉합 과정이 필요해 출혈이나 염증반응 등 부작용이 발생할 수 있다. 

이러한 부작용을 줄이기 위해 연구자들은 심장에 붙일 수 있는 심근 패치에 주목하고 있다. 그 중 전기 전도성이 있는 전도성 수화젤 심근 패치는 전기활성도가 떨어진 심장 기능의 재생을 촉진해 효과적인 치료를 돕는다. 

하지만 현재까지 개발된 심근 패치는 전기활성도가 낮다. 연구팀은 높은 전기 전도성이 유지되면서 바르기만 해도 접착성이 유지되는 전도성 수화젤 심근 패치를 제작했다. 

패치의 높은 전기활성도를 구현하는 데는 이차원 전도성 물질인 ‘맥신’이 활용됐다. 맥신은 전기 전도도가 높고 친수성이 있어 수화젤과 손쉽게 상호작용하는 2차원 나노 물질이다. 

연구팀이 천연고분자 산화 텍스트란, 젤라틴, 맥신을 혼합하자 5분 내 수화젤을 형성해 심외벽 도포가 가능했다. 도포 후에는 심근조직과 유사한 기계적 특성을 보여, 괴사한 심근의 전기활성도를 높였다. 

물리적 충격에 견딜 수 있는 접착성도 확인됐다. 현재 의료용으로 쓰이고 있는 생체용 접착제인 피브린 글루와 비교했을 때 심장조직에서 10배 정도 높은 접착성을 보였다. 수화젤 위에서 배양된 심근세포의 성숙도가 향상되는 등 심근세포에 대한 우수한 생체적합성도 확인됐다. 

심근경색으로 손상된 심장 기능과 구조를 재생하는 데도 효과적이었다. 심근경색이 발생한 쥐의 심장에 패치를 부착하자, 2주 후 심실 섬유화가 줄고 심장 기능이 회복됐다. 심근 조직 내 신생혈관과 전기활성도는 증가하고 염증반응은 감소했다. 

이 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. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]