“심장에 바르면 심근경색 걱정 끝” 수화젤 심근패치 개발

뛰어난 전기활성도·안정적 접착성
광주과기원 이재영 교수팀 제작

이재영(왼쪽부터) GIST 교수, 이민규 GIST 박사과정생, 안영근 전남대병원 교수, 김용숙 교수 [GIST 제공]

이재영(왼쪽부터) GIST 교수, 이민규 GIST 박사과정생, 안영근 전남대병원 교수, 김용숙 교수 [GIST 제공]

광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 이재영 교수팀이 전남대병원 순환기내과 안영근 교수팀과 함께 심장에 발라서 심근경색을 치료할 수 있는 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 제작하는 데 성공했다.

허혈성 심장질환은 심근경색이나 동맥경화에 의해 혈관이 막혀 심장에 산소 공급이 어려워지면 심근이 괴사해서 생기는 질환으로, 노령인구가 늘면서 유병률이 증가하고 있다.

심근경색 후 심장기능이 회복되지 않고 악화하는 심부전도 급증하고 있지만 심장 이식 공여자는 수요에 비해 매우 부족한 실정으로, 생체재료 기반의 새로운 심근경색 치료법이 연구되고 있다.

최근 심장에 접착할 수 있는 심근 패치가 주목받고 있는데 전기전도성을 가지고 있는 ‘전도성 수화젤 심근 패치’는 전기활성도가 떨어진 심장기능 재생을 촉진시켜 효과적인 치료가 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 현재까지 개발된 심근 패치는 전기활성도가 낮고 잠재적인 독성이 우려되는 상황이다.

연구팀은 심장에 발라서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 높은 전기전도성과 접착성을 갖춘 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 제작했다.

연구팀은 높은 전기활성도를 구현하기 위해 이차원 전도성 물질인 ‘맥신’을 도입, 생체친화적인 천연고분자 산화 덱스트란과 젤라틴을 혼합해서 짧은 시간 안에 심장 표면에 전도성 수화젤 심근 패치를 만들어내는 동시에 강력한 접착성을 보이도록 설계했다.

이 심근 패치는 용액 혼합 후 5분 내로 수화젤을 형성해 심외벽에 도포할 수 있을 뿐만 아니라, 심근조직과 유사한 기계적 특성을 보였다. 또 괴사된 심근의 전기활성도를 높여 재생을 촉진시킬 수 있고 물리적 충격에도 견딜 수 있는 안정적인 접착성을 가졌다.

현재 의료용으로 이용되고 있는 생체용 접착제인 피브린 글루와 비교했을 때, 심장조직에서 10배 가량 높은 접착성을 보이는 것이 확인됐다.

또 이 심근 패치는 심근경색 이후 손상된 심장의 기능과 구조를 재생하는 데도 효과적이었다.

심근경색이 발생한 실험용 쥐의 심장에 이 심근 패치를 접착시켰을 때, 2주 후 심실의 섬유화가 줄어들었으며 심장 기능이 회복되는 것을 초음파 검사에서 확인할 수 있었다. 심근 조직 내 신생혈관과 전기활성도가 증가하고 염증 반응이 감소하는 현상도 나타났다.

이재영 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 했다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 재료 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 6월 20일 게재됐다.

구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com