바느질 없이 1분이면 절단 신경 봉합하는 패치 개발

신경 봉합 패치를 이용한 신경 봉합 과정. 10일 후 신경이 연결되고 12주 후 완전히 재생된다. 한국연구재단 제공.

바느질 없이 신경을 봉합할 수 있는 접착 패치가 개발됐다. 봉합 수술의 성공률을 높이는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 

한국연구재단은 손동희 성균관대 전자전기공학부 교수팀, 신미경 글로벌바이오메디컬공학과 교수팀, 박종웅 고려대 의대 교수팀이 실제 피부 구조를 모사해 강력한 조직 접착력을 갖는 패치형 신소재를 개발했다고 11일 밝혔다. 

교통사고나 산업 재해 등으로 인체 일부가 절단되는 외상성 절단 사고가 발생하면 절단된 신경을 연결하기 위한 봉합술이 진행된다. 머리카락보다 얇은 의료용 봉합사로 신경 외피를 바느질하는 신경봉합술은 숙련된 의사가 해도 신경 1가닥마다 10분의 시간이 소요된다. 

피부 괴사를 막고 봉합 성공률을 높이려면 최대한 빠른 봉합을 해야 한다. 지금도 조직 접착제가 있지만 인체 신경조직에 사용하기엔 접착력이 낮다. 연구팀은 여러 층으로 이뤄진 피부 구조에서 영감을 얻어 외부는 질기지만 내부로 갈수록 부드러운 조직으로 구성된 신경 봉합 패치를 개발했다. 

패치의 주요 소재는 외력을 분산시킬 수 있는 자가치유고분자와 우수한 조직 접착력을 가진 하이드로젤이다. 자가치유고분자는 물리적 손상을 입은 고분자가 스스로 결함을 감지해 구조를 복구하는 지능형 재료다. 

연구팀은 자가치유고분자의 물성을 조절해 탄성 고분자, 점탄성 고분자, 접착 하이드로젤을 단계적으로 배치했다. 점탄성 고분자가 응력을 흡수하고 탄성 고분자가 복원력을 부여하는 방식으로 강한 접착력을 구현했다. 

연구팀인 개발한 패치는 밴드처럼 간단히 신경을 감아주는 방식으로 봉합한다. 연구팀은 인체 유사 실험 모델을 통해 비전문가도 1분이면 신경 봉합이 가능하다는 점을 확인했다. 

영장류 모델에서는 손목 정중 신경 절단 후 패치를 이용해 봉합했을 때 엄지손가락의 움직임이 정상에 가까운 수준으로 회복된다는 점을 1년에 걸쳐 확인했다. 또 패치에 신경 재생을 촉진하는 단백질 분자를 추가하면 기존 바느질 봉합술보다 조직재생을 빠르게 유도할 수 있다는 점도 설치류 모델을 통해 검증했다. 

손동희 교수는 “패치의 성능 검증 결과 신경조직 재생과 근육의 기능성 회복 정도가 봉합사를 이용한 방법과 차이가 없음을 확인했다”며 “신경봉합술은 신경 염증이나 종양의 절제, 장기 이식 등과 같은 수술에도 필요하므로 의료 현장에서 수술 성공률을 획기적으로 높일 것으로 기대한다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 지난달 26일 온라인 게재됐다. 

(왼쪽부터) 손동희 성균관대 전자전기공학부 교수, 신미경 글로벌바이오메디컬공학과 교수, 박종웅 고려대 의대 교수. 한국연구재단 제공.

[문세영 기자 moon09@donga.com]