혈액투석 효율 높일 신소재 개발… 노폐물 제거 성능 150% 높여

GIST 연구진, 요독 제거 성능 150% 높인 분리막 개발
”말기 신부전 환자의 치료 효율 높일 수 있어”

혈액 투석./서울대병원

말기신부전증 환자는 신장 기능 저하로 인해 혈액 내 요독(노폐물) 물질이 정상적으로 배출되지 않아 혈액투석, 복막투석, 신장이식과 치료가 필요하다. 이 중 혈액투석이 필요한 환자는 약 80%에 달한다. 국내 연구진이 혈액 투석 효율을 높일 수 있는 소재를 개발하는 데 성공했다.

김인수 광주과학기술원(GIST) 지구‧환경공학부 교수 연구진이 고분자를 섬유화하는 공정을 이용해 고성능 혈액투석용 중공사 분리막(중공사막)을 개발하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 중공사막은 가느다란 원통형으로 만든 분리막으로, 표면의 미세한 구멍을 통해 불순물을 분리한다.

혈액투석은 중공사막을 이용하여 혈액 내 요독 물질을 제거해 신장 기능을 대체하는 치료법이다. 환자의 혈액을 중공사막 내측으로 순환시키고, 외측으로 투석액을 순환시켜 혈액 안에 있는 요독 물질을 제거한다. 혈액투석용 중공사막의 성능은 혈액투석의 효율을 결정하는 가장 중요한 요소다.

연구진은 중공사막을 이루는 고분자 용액을 방사하면서 외측에 유기용매를 동시에 방사하는 공압출 방사 공정을 도입했다. 그 결과 중공사막의 내측과 외측 기공 구조를 동시에 조절하는 데 성공했다.

개발한 중공사막은 기존 이중 방사노즐과 비교하면 순수 수투과도는 400% 증가했다. 순수 수투과도는 단위 면적에 일정 압력을 가해 통과된 순수한 물의 양을 의미한다. 요독 물질 제거 효율은 150% 높아지고 혈액 내 존재하는 단백질 손실량은 50% 이하로 줄었다. 연구진은 향후 상용화되면 혈액투석 성능을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다고 밝혔다.

김인수 교수는 “공압출 공정을 통해 중공사막의 기공 구조를 정밀하게 조절해 혈액투석 효율을 크게 향상시킬 수 있는 중공사막을 개발했다”며 “기존 전량 수입에 의존하던 혈액투석용 중공사막을 대체할 뿐 아니라 신장질환 환자의 치료 효율을 크게 개선해 삶의 질 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 전했다.

김인수 교수는 전량 수입에 의존하고 있는 혈액투석용 중공사막 국산화를 위해 고성능 혈액투석용 중공사 분리막을 개발하고 있다. 2021년에는 혈액투석용 중공사 분리막 제조 기업 ‘이노셉’을 설립하고 현재 최고기술책임자(CTO)를 맡고 있다.

연구 결과는 화학공학 분야의 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 온라인판에 지난 달 29일 게재됐다.

참고 자료

Chemical Engineering Journal(2024), DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152678

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