대구한의대 반려동물보건학과 이재연 교수는 최근 포스텍(포항공과대학교) 기계공학과 조동우 교수, 융합대학원 시스템생명공학부 통합과정 김재윤씨, 기계공학과 박사과정 투우체 센씨팀과의 연구를 통해 신장 내 출혈 부위를 빠르게 지혈하고, 창상 회복도 돕는 소재를 개발했다.
이 연구는 생체재료 분야 세계적 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈 (Biomaterials)’ 온라인판에 게재됐다.
신장은 노폐물 제거와 혈압 조절 등 여러 기능을 수행하는 중요한 장기다.
자각 증상이 없어 침묵의 장기로 불리지만 신장에 생긴 종양을 조기에 발견하는 경우 부분 신장 절제술로 이를 제거할 수 있다.
그런데, 수술 도중 과다 출혈과 감염, 조직 손상과 같은 합병증이 나타날 수 있으며, 신장 기능 저하와 고혈압 등 만성 질환이 발생할 가능성이 커 수술 치료와 회복에 어려움이 많았다.
연구팀은 이번 연구에서 신장용 지혈 소재를 제작하기 위해 신장에서 유래한 탈세포화 세포외기질(이하 dECM1))을 사용했다. dECM은 실제 몸속의 단백질과 인자들을 포함하고 있어 고유한 미세환경을 잘 재현하고, 생체적합성도 비교적 매우 높다.
이러한 강점으로 조직공학 분야에서는 인공장기를 제작하거나 여러 조직을 복구하는 등 다양한 연구에서 널리 사용되고 있다. 먼저, 연구팀은 신장에서 유래한 dECM의 조성을 분석해 그 내부에 지혈 관여 인자들이 존재함을 확인했다.
그리고, 신장 유래 dECM에 화학적 가교제를 섞어 다공성 구조의 스펀지 소재인 ‘크라이오겔(Cryogel)’을 만드는 데 성공했다.
연구팀의 겔은 표면적이 매우 큰 다공성 구조로 이루어져 혈액을 잘 흡수했다. 그리고, 이 겔을 적용한 동물 실험에서도 부분 신장 절제술 4주 후 조직 손상과 괴사 면적이 대조군 및 기존 젤라틴(gelatin) 스펀지에 비해 최대 3배 더 적었다.
또, 연구팀은 신장용 겔을 만드는 과정에서 가교제 농도에 따라 생분해 속도와 생체·혈액 적합성 등 특성이 달라짐도 확인했다.
대구한의대 이재연 교수는 "신장 부분 절제술을 받은 환자들 중 말기신부전으로 이어지는 경우를 획기적으로 줄일 수 있을 것” 이라는 기대를 전했다.
또, 포스텍 조동우 교수는 "dECM 기반 의료용 스펀지 소재의 임상적 활용 가치를 다시 한번 확인했다“며 이번 연구의 의의를 전했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구사업과 나노소재원천기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.이종구기자