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| ▲ 연구진은 탈세포화된 돼지의 조직을 꼬아 수술실을 만든 뒤 하이드로젤을 수식했다. (사진=성균관대학교 이정승 교수 제공) |
[mdtoday=이재혁 기자] 한미 공동 연구진에 의해 염증 감지나 약물 전달 등 다양한 응용 활용이 가능한 ‘스마트 수술실’이 개발됐다.
최근 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 이정승 교수와 미국 캔사스대학교 김현준 교수, MIT 기계공학과 지오바니 트래버소 교수는 공동연구를 통해 ‘다기능성 탈세포화 내장 봉합 플랫폼’을 개발했다.
연구진은 염증 가능성을 줄이기 위해 돼지 조직을 탈세포화해 여러 개의 긴 조직으로 만들어 꼬아 수술실을 만들었다. 이렇게 만들어진 수술실은 염증 유발 환경의 최소 수준을 유도하고, 생체 내에서 유의미한 조직 반응을 나타내지 않았다.
이어 연구진은 수술실을 하이드로젤로 코팅했다. 하이드로젤 층은 특정 마이크로입자 기반 시스템과 결합해 다양한 생화학적 기능을 위한 저장소 역할을 할 수 있다.
먼저 연구팀은 염증 조직에서 관련 효소 ‘MMP-1’의 증가에 따라 유발되는 검출 마커를 방출할 수 있는 마이크로입자 시스템을 제작했다.
이후 장 염증 돼지 모델에서 실험을 진행한 결과, 염증이 있는 돼지의 소변에서 해당 마커가 검출된 반면, 정상적인 돼지의 소변에서는 발견되지 않았다.
이로써 스마트 수술실이 상처 또는 봉합 부위의 이상 염증을 조기 발견하는데 사용될 수 있음을 확인했다.
또한 연구진은 염증 감지 외에도 약물 전달을 위한 마이크로입자 기반 시스템의 가능성을 평가했다. 하이드로젤 자체는 소수성 및 친수성 약물의 전달체로 사용될 수 있다.
약물의 방출 동역학을 시험관 내에서 평가한 결과, 캡슐화된 반코마이신의 90% 이상과, 아달리무맙의 약 80%가 12시간 이내에 방출됐다.
즉, 연구진이 개발한 스마트 수술실을 어떻게 디자인하느냐에 따라 염증 감지 센서 역할을 할 수도, 다양한 약물을 전달하는 플랫폼 역할을 수행할 수도 있는 것이다.
연구진은 논문에서 “화학적, 생물학적, 세포 치료를 포함한 치료법의 전달뿐만 아니라 염증을 식별할 수 있는 플랫폼은 잠재적인 실패를 효과적으로 감지하고 치유를 극대화할 수 있다”고 설명했다.
이어 “이번 연구를 통해 염증을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 작은 분자, 단일 클론 항체 및 세포 기반 치료를 포함한 광범위한 치료법을 제공할 수 있는 탈세포화된 내장 봉합 플랫폼을 개발했다”며 “이 플랫폼이 환자의 상처와 문합을 치료하는 방법을 바꿀 수 있을 것으로 기대한다”고 전했다.
한편 이번 연구 결과는 재료분야 국제 학술지 '매터(Matter)'에 5월 16일 온라인 게재됐다.
메디컬투데이 이재혁 (dlwogur93@mdtoday.co.kr)
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