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조영제·지혈제 두 가지 역할 '나노 접착제'개발

- 기존 고분자 접착제 대비 독성 줄이고, 성능 높여 -

최근 초음파, 엑스선(X-Ray) 투시, 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography, CT) 등의 영상을 활용한 첨단 시술1)이 늘고 있다. 심장 등의 막힌 혈관을 넓히는 스텐트 시술과 간암 치료용 간동맥 항암 색전술이 대표적이다.

시술에는 조영제와 지혈제가 반드시 수반된다. 체내 병변이 조영제와 결합해야 영상 식별이 가능하다. 지혈제는 시술 시 발생하는 출혈을 막아 시술 시간을 단축하고, 시술 후 환자의 회복 속도를 높인다.

미래창조과학부(장관 유영민) 산하 기초과학연구원(원장 김두철) 나노입자 연구단 현택환 단장과 서울대학교병원 영상의학과 김효철 교수, 국민대학교 신소재공학부 이노현 교수 연구진은 '나노 접착제'를 개발했다. 현재 쓰이는 합성 고분자 접착제2)보다 독성이 현저히 낮고, 미량으로도 상처부위를 완벽하게 봉합할 수 있는 물질이다. 제작법을 응용해 다양한 물질로 나노입자 접착제를 만들면 활용 범위를 손상 조직 접합, 외상 후 출혈 지혈 등으로 넓힐 수 있다.

나노 접착제는 두 가지 물질을 결합해 만든다. 소량으로도 전자파, 음파 등에 산란 효과가 탁월한 탄탈륨옥사이드3)에 접착성이 우수한 실리카 나노입자4)를 입히면 생체적합도가 높은 나노 접착제가 만들어진다.


▲ [그림 1] 조영 및 접착효과를 갖는 나노 접착제 구조와 물성(좌), 나노입자의 전자현미경 이미지와 각 물성을 이용한 대표 예시들(우)

시술에 앞서 나노 접착제를 병변부위에 미리 주입하면, 병면 조직을 영상 장비로 확인해 효과적으로 치료할 수 있다. 실리카 나노입자의 강한 접착성은 시술 시 생기는 상처를 쉽고 빠르게 지혈시킨다.5) 합성고분자 접착제보다 세포 독성은 월등히 낮아, 시술 후 발생할 수 있는 염증 빈도가 현저히 줄어든다.

연구진은 동물실험으로 효과를 확인했다. 토끼를 대상으로 혈관이 많고 지혈이 어려운 간 조직에 상처를 가하고 나노 접착제를 동반한 시술에 성공했다. 또한 폐암에 걸린 실험쥐의 암 조직을 표지해 방사선 치료와 선택적 제거수술의 가능성을 확인했다.


▲ [그림 2] 나노 접착제의 생체조직 접착 실험(위)과 접착력 분석(좌하단), 즉각적인 지혈작용(우하단)

연구를 주도한 현택환 단장은 "기존의 합성고분자 접착제를 뛰어넘는 나노 접착제를 개발해 다양한 시술과 치료에서 활용이 될 것"이라며, "매우 적은 양으로도 조영효과가 뛰어나고, 조직 내 접착성질이 우수해 시술 전 종양 표지 혹은 방사선 치료를 위한 표지물질로도 활용이 가능하다.6) "고 밝혔다.

이번 연구는 기초과학연구원 나노입자 연구단의 주도로 한국연구재단의 '신진연구자지원사업', '해외우수연구기관 유치사업' 및 해양수산부 주관 '해양융복합 바이오닉스 소재 상용화 기술 개발사업'의 지원을 받아 진행되었다. 연구성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 7월 19일에 게재되었다.

대외협력실 김한섭

1) 최소한의 절개로 수술과 비슷한 효과를 내는 치료법으로 상처를 최소화할 수 있다. 기존 수술법에 비해 통증이 적고 부작용의 발생빈도가 낮다.

2) 현재 시술에 쓰이는 고분자 접착제는 조영효과를 갖는 리피오돌과 지혈제 역할을 하는 시아노아크릴레이트를 혼합해 만든다.

3) 탄탈륨은 원자번호가 높아 적은 양으로도 X선을 매우 잘 산란시키고, 생체 내 적합성을 가지어 다양한 체내 보철물로 사용되고 있다.

4) 최근에 발견된 조직 및 하이드로젤에 접착 성질이 있는 실리카는 나노입자 표면과 생체물질이 서로 비선택적 흡착을 강하게 하는 성질이 있어서, 접착성질이 있다고 제기된 바가 있다.

5) 영상기반 시술을 하면서 자연스럽게 생기는 출혈과 상처는 꿰매는 것이 어려워 상처 봉합제가 늘 필요하다. 시술부위에 정확하게 상처봉합을 하였는지 확인 하고, 다른 장기에 적용되는 부작용을 막기 위해 현재 합성고분자 접착제에 조영물질을 섞어서 사용하고 있다.

6) 암 치료와 수술에 앞서서 암의 상태를 지속적으로 확인 하는 것은 필요하다. 복잡한 채네 구조에서 암 조직의 명확한 위치 파악을 통한 방사선 치료나, 제거 수술을 진행하기 앞서서 의도적으로 보철물을 암 조직내에 삽입하는 식으로 표지를 한 상태로 치료를 진행한다. 여기에 접착성질은 표지한 물질과 조직이 지속적으로 같이 움직일 수 있도록 한다.

Center for Nanoparticle Research (나노입자 연구단)

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현택환
현택환(Hyeon, Taeg Hwan) 이메일 보내기 나노입자 연구단 Publications
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    최종수정일 2017-11-15 02:43