[지금은 과학] 심장에 발라 심근경색 치료…수화젤 심근패치 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 심근경색 환자 심장에 손쉽게 발라 치료하는 ‘전도성 수화젤 심근패치’를 개발했다. 뛰어난 전기활성도와 접착성으로 높은 치료 효과가 기대된다.

광주과학기술원(GIST, 총장 임기철) 신소재공학부 이재영 교수 연구팀이 전남대병원 순환기내과 안영근 교수 연구팀과 함께 심장에 발라서 심근경색을 치료할 수 있는 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 제작하는 데 성공했다.

사망 원인 중 하나인 허혈성 심장질환은 심근경색이나 동맥경화에 의해 혈관이 막혀 심장에 산소 공급이 어려워지면 심근이 괴사해 생기는 질환이다. 노령인구가 늘면서 유병률이 증가하고 있다.

심근경색 후 심장기능이 회복되지 않고 악화되는 심부전도 급증하고 있는데 심장 이식 공여자는 수요에 비해 매우 부족한 실정이다. 생체재료 기반의 새로운 심근경색 치료법이 연구되고 있다.

‘심근 패치’를 사용하면 심장의 박동을 물리적으로 지지해줌으로써 심실벽이 얇아지고 심실이 확장되는 현상을 방지할 수 있다. 심근 패치를 고정하기 위한 외과적 봉합, 의료용 스테이플러 등으로 출혈이나 염증 반응과 같은 부작용이 일어날 수 있다.

심장에 접착할 수 있는 심근 패치가 주목받는 이유이다. 그 중 전기전도성을 가지고 있는 ‘전도성 수화젤 심근 패치’는 전기활성도가 떨어진 심장기능 재생을 촉진시켜 효과적 치료가 가능한 것으로 알려져 있다. 현재까지 개발된 심근 패치는 전기활성도가 낮고 잠재적 독성이 우려되는 상황이다.

이에 연구팀은 심장에 발라서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 높은 전기전도성과 접착성을 갖춘 ‘전도성 수화젤 심근 패치’를 제작해 주목받고 있다.

연구팀이 개발한 패치는 침습 없이 안정적으로 심장의 외벽에 접착시킬 수 있다. 높은 전기전도성 덕분에 심근조직 내 전기활성도를 재생시킬 수도 있다.

이번 심근 패치는 용액 혼합 후 5분 내로 수화젤을 형성해 심외벽에 도포할 수 있을 뿐만 아니라, 심근조직과 비슷한 기계적 특성을 보였다. 괴사된 심근의 전기활성도를 높여 재생을 촉진시킬 수 있고 물리적 충격에도 견딜 수 있는 안정적 접착성을 가졌다.

심근경색이 발생한 실험용 쥐의 심장에 이 심근 패치를 접착시켰을 때, 2주 후 심실의 섬유화가 줄어들었으며 심장 기능이 회복되는 것을 초음파 검사에서 확인할 수 있었다.

이재영 GIST 교수는 “기존 심근 패치의 한계를 뛰어넘어, 심외벽에 손쉽게 도포할 수 있는 전도성 수화젤 심근 패치를 제작했다”며 “앞으로 심근경색을 쉽고 효과적으로 치료할 수 있는 심근 패치 플랫폼으로의 활용이 기대된다”고 말했다.

이 교수와 전남대병원 안영근 교수, 김용숙 교수가 지도하고 이민규 박사과정생이 수행한 이번 공동 연구(논문명 : A conductive and adhesive hydrogel composed of MXene nanoflakes as a paintable cardiac patch for infarcted heart repair)는 재료 분야 국제학술지 ‘ACS Nano’6월 20일자에 실렸다.