GIST, 체내 삽입용 의료기기 부작용 "반으로 줄여"

실시간 혈당측정센서 등 체내 삽입용 의료기기의 부작용을 절반 가까이 줄일 수 있는 기술이 개발됐다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 신소재공학부 이재영·태기융 교수 공동연구팀이 이물면역반응을 효과적으로 감소시키는 기술을 실험실 수준에서 개발했다고 2일 밝혔다. 연구팀은 체내에 들어가는 이식형 생체전극에 항산화 물질을 도입한 결과 염증성 반응을 효과적으로 완화하고, 장기간 안정성을 유지하는 데 탁월한 효과를 보였다"고 설명했다. 생체전극은 심전도·뇌전도 등 생체 신호를 기록하거나 근육·신경 등에 전기적 자극을 가하는 의료용 전자소자의 핵심 부품이다. 실시간 혈당측정센서나 인공 심장 박동기 등에 많이 쓰인다.· 그러나 생체전극 주변에 대식세포가 모여들어 두꺼운 상처 조직을 형성하기 때문에 전기 신호 전달을 방해 한다는 것이 문제였다. 연구팀은 이 문제 해결을 위해 헤모글로빈에서 유래한 강력 항산화 물질인 헤민(hemin)을 생체전극의 소재에 도입했다. 헤민의 낮은 친수성(親水性) 문제도 해결했다. 생체 고분자인 헤파린(heparin)에 헤민을 화학적 결합으로 접합했다. 연구팀은 "합성된 헤민-헤파린 접합체(hemin-conjugated heparin)는 물에 쉽게 녹는 특성을 보여 전기전도성 고분자인 폴리피롤(polypyrrole) 박막에 도판트로 활용 가능하다"며 "폴리피롤 생체전극이 항산화 효능을 보였다"고 말했다. 도판트는 반도체를 p형 또는 n형으로 바꾸기 위해, 또는 이미 존재하는 불순물의 효과를 보상하기 위해 첨가하는 또다른 '불순물'이다. 실험 결과 식세포 내부 활성산소종의 양은 기존 금 전극 대비 73% 감소했다. 염증성 사이토카인(IL-6) 생성도 91% 감소했다. 생체전극에 모여드는 염증성 대식세포 비율은 금 전극 대비 20% 감소했다.사이토카인은 세포 분화에 관여하는 혈액속 면역 단백질이다. 이상훈 KIST 생체재료연구센터 박사후연구원은 "중요한 건 상처조직 두께가 47% 줄었다는 것"이라며 "20일간 신호 민감도 손실이 없었다"고 덧붙였다. 이재영 교수는 “생체 전극에 항산화능을 도입한 점을 높이 평가한다"며 "다양한 형태의 이식형 전자의료기기에 적용 가능한 높은 범용성을 지닌다”고 밝혔다. 연구결과는 신소재공학부 이재영·태기융 교수가 공동 지도했다. 이상훈 박사후연구원과 민기윤 박사(미국 조지아 GIT 근무)가 공동 제1저자다. 재료공학 및 화학공학 분야 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널 (Chemical Engineering Journal)'에 6월 5일 게재됐다.