(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 스텐트나 임플란트 등 체내 삽입 의료기기의 표면을 세포 주변 물질로 코팅해 부작용을 최소화하고 치료 효과를 높이는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터 정윤기 박사팀은 29일 차의과학대 한동근 교수팀과 함께 체내 삽입형 의료소재 표면에 세포 주변 구성 물질을 코팅하는 기술을 개발했다고 밝혔다.
세포외기질이 강하게 결합된 소재 구조 모식도
금속 표면에 고정된 폴리도파민에 의해 피브로넥틴이 균일하고 견고하게 코팅되고, 피브로넥틴의 콜라겐 및 당단백질 결합 부위를 통해 세포 유래 세포외기질이 강하게 결합된 표면을 제조할 수 있다. [한국과학기술연구원 제공. 재판매 및 DB 금지]
연구팀은 이 체내 삽입형 의료소재는 기존 스텐트 등에서 발생하는 염증이나 재협착 같은 부작용을 줄여줄 뿐 아니라 줄기세포 등 치료 기능을 가진 세포를 탑재할 수 있어 세포치료제를 원하는 부위에 전달하는 데도 활용할 수 있다고 설명했다.
인간수명 연장과 심혈관 질환 증가 등으로 혈관을 확장하는 스텐트나 치아·뼈를 대체하는 임플란트 등 체내 삽입 의료소재의 사용이 늘고 있다. 그러나 삽입 후 염증반응이나 소재 주변 섬유조직 형성, 혈전 유발 등 심각한 부작용과 기능 상실로 장기적인 활용이 어려운 상황이다.
연구팀은 이 연구에서 스텐트의 표면에 생체 물질과 강하게 결합하는 접합물질인 폴리도파민(pDA)과 세포외기질에 존재하는 고분자량 당단백질인 피브로넥틴을 코팅하고, 그 위에 세포를 배양하는 방식으로 표면에 세포 주변 물질이 강하게 부착된 스텐트를 제작했다.
폴리도파민은 삽입형 의료소재로 쓰이는 금속과 플라스틱 표면에 강하게 접착할 수 있다.
피브로넥틴은 폴리도파민과 화학결합을 형성하며, 그 위에서 배양되는 세포에서 분비되는 콜라겐, 피브린, 황화 헤파란 단백 다당체 등 다른 세포외기질 단백질을 붙들어 두는 역할을 한다.
피브로넥틴 위에서 세포를 배양한 뒤 세포를 제거하면 세포외기질만 남는다. 이런 세포외기질은 의료소재와 신체조직 간 부작용을 최소화하고, 세포와 친화력이 높아 체내 환경에서도 세포 부착과 생존을 가능하게 해 필요한 세포를 치료 부위에 전달할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
연구팀이 이 기술을 막힌 혈관을 확장하는 데 사용되는 스텐트 표면에 적용, 혈관을 재생할 수 있는 혈관전구세포를 함께 실어 시술한 결과 혈관 확장 효능이 뛰어나고 손상된 혈관 내벽이 재생돼 부작용인 신생내막이 형성되는 비율이 70% 이상 줄어드는 것으로 확인됐다.
정윤기 박사는 "이 기술은 인체 내에 삽입하는 다양한 소재에 적용할 수 있어 스텐트 같은 의료기기와 장기간 이식이 필요한 이식용 임플란트 등과 함께 주목받는 체내삽입형 진단·치료 기기 분야에도 범용적인 플랫폼 원천기술로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 재료과학 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'(Advanced Functional Materials) 최신호에 게재됐다.
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