손상된 근육에 뿌리면 지혈·회복…'가루 치료제' 개발

이재영 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 교수팀이 개발한 가루형 수화젤의 사용 과정. 혈액·체액 등을 흡수해 지혈과 회복을 돕는다. GIST 제공

몸무게의 약 30~40%를 차지하는 골격근은 상해 등으로 한번 손상되면 장기 장애로 이어질 수 있어 재생 치료가 중요하다. 국내 연구팀이 강한 접착력으로 근육 재생을 돕는 가루 형태의 치료제를 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 이재영 신소재공학부 교수팀이 근육 재생을 촉진하는 '분말형 수화젤'을 개발하고 연구결과를 지난달 14일 국제학술지 '바이오액티브 머티리얼스'에 공개했다고 11일 밝혔다.

현재 골격근 손실을 치료하기 위해 '자가 근육 피판 이식술' 등이 주로 진행되고 있지만 수술이 복잡하고 제한된 부위에만 적용할 수 있다. 기능이 불완전하게 회복되는 부작용 등 한계도 있다.

이를 극복하기 위해 우리 몸 조직과 유사한 물성을 가진 재료인 수화젤이 주목받고 있다. 기존 수화젤은 수분이 많은 환경에서 접착력이 크게 떨어져 고수분인 생체 조직과 출혈 상황에서 접착성을 유지할 수 있는 젤 개발이 필요했다.

연구팀이 개발한 분말형 수화젤이 작동하는 원리. GIST 제공

연구팀은 생체에 적합한 천연고분자인 산화 덱스트란과 젤라틴을 혼합하고 크기 300마이크로미터(㎛, 100만분의 1m) 이하의 입자로 분쇄했다. 분말은 손상된 근육 조직 표면의 혈액·체액을 흡수해 5분 내로 수화젤을 형성하며 조직과 안정적으로 접착했다. 실험 결과 현재 의료용 접착제인 피브린글루의 접착력의 5배인 10킬로파스칼(kPa)의 접착력을 보이며 물속에서도 접착성을 유지했다.

연구팀이 개발한 분말형 수화젤은 지혈과 회복 효과도 뛰어났다. 지혈 효과는 아무 조치를 하지 않은 그룹과 비교해 15배, 피브린글루에 비해 5배 정도 효과적이었다. 실험용 쥐의 손상된 근육에 분말을 도포하자 3주 후 근력 손실의 원인인 근육 섬유화가 줄어들고 조직 내 새로운 혈관이 생기며 염증 반응이 감소했다. 기존 재료인 피브린글루로 치료한 그룹보다 근력이 약 2배 회복됐다.

이재영 교수는 "기존 치료 한계를 넘어 수분이 있는 환경에서도 손쉽게 도포할 수 있고 안정적인 접착성을 나타낸다"며 "신체 조직과 유사한 기계적 성질이 있어 조직 지지체(스캐폴드), 조직 재생 등 여러 생체재료 분야에 응용될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

 

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]