전기 내뿜는 실로 상처 꿰매니 회복 빨라졌다

중국 연구팀이 개발한 생체 흡수성 전기 자극 봉합사(BioES-suture). Zhouquan Sun, Chengyi Hou 제공

상처 부위를 빨리 아물게 하기 위해 의료용 실로 꿰매어 상처를 봉합하는 방법이 널리 활용된다. 중국 연구팀이 외부 전원 없이도 자체적으로 전기를 방출해 상처 회복을 촉진하는 봉합사(絲)를 개발했다.

허우 청이 중국 동화대 재료과학·공학대 교수팀이 정전기로 미세 전류를 방출해 회복을 촉진하는 봉합사를 개발하고 연구결과를 8일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개했다.

수술이나 부상으로 생긴 깊은 상처는 조직을 고정하기 위해 봉합사로 상처 부위를 꿰매어 묶는 것이 일반적이다. 상처가 벌어져 있을 때보다 회복 속도가 빨라지기 때문이다. 봉합사는 저렴하고 안전하며 접근성이 낮아 효과적인 치료 방법이다.

선행 연구에 따르면 상처 봉합 부위에 전기 자극을 가하면 상처 치유를 촉진할 수 있는 것으로 알려졌지만 이를 구현하려면 외부 배터리가 필요해 비용과 공간 문제가 발생했다.

연구팀은 가느다란 마그네슘(Mg) 금속 주변을 여러 층의 껍질로 감싼 형태의 섬유를 개발했다. 실이 움직이면 층 사이에 마찰이 발생하면 정전기가 생기며 미세한 전류가 흐른다. 기계적 에너지가 전기로 변환되는 것이다.

연구팀이 개발한 '전기 자극 봉합사'로 쥐의 상처를 봉합하는 실험을 진행해 기존 봉합사와 치료 성능을 비교했다. 상처는 길이 2cm, 깊이 5mm로 피부와 근육이 손상된 상태로 일정하게 만들어졌다.

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연구팀은 쥐 허벅지에 난 상처를 전기 자극 봉합사로 봉합해 회복 성능을 확인했다. Zhouquan Sun, Chengyi Hou 제공

상처가 생긴 후 24시간이 지나자 아무런 처치를 받지 않았을 때는 쥐의 상처 크기가 69%로 감소했다. 기존 봉합사를 사용해 상처를 봉합했을 때는 32.6%로 감소했다. 전기 자극 봉합사를 사용했을 때 상처 크기는 10.8%로 크게 줄었다.

10일이 지나자 전기 자극 봉합사를 사용한 상처는 완전히 아물었지만 처치를 하지 않거나 기존 봉합사를 쓴 경우 상처가 일부 남았다. 전기 자극 봉합사를 사용하면 결합 조직 형성을 돕는 세포인 섬유아세포가 상처 부위로 더 빨리 이동해 치유를 촉진하는 것으로 분석됐다.

또 전기 자극 봉합사는 항균 기능이 있어 상처 부위의 세균 증식을 억제하는 효과도 냈다. 연구팀은 "매일 상처를 소독하지 않아도 세균의 수가 낮게 유지돼 수술 후 감염을 줄일 수 있다"고 설명했다.

연구팀은 이어 "인간에게 적용하려면 임상 테스트가 필요하다"며 "기존 봉합사를 대체할 수 있는 안전하고 효과적인 대안이 될 수 있을 것"이라고 기대했다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41467-024-52354-x

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]