과학기술 정부출연연구기관(출연연)과 대학 연구진이 고강도·유연성, 실시간 혈압 측정 기능의 혈관 스캐폴드(세포 성장 및 조직 재생을 돕는 지지체)를 개발했다.
혈관을 안정적으로 지지하는 강도, 혈관 수축·이완을 도울 유연성을 확보했고 스마트기능까지 더했다.
한국생산기술연구원(원장 이상목)은 김동수 에너지나노그룹 박사팀이 이동원 전남대 심혈관 RLRC센터 교수팀과 3D 프린팅 기술을 활용, 이와 같은 '스마트 하이브리드 혈관 스캐폴드(SH-BVS)'를 개발했다고 18일 밝혔다.
심혈관질환 치료에는 혈관을 넓히는 금속 스텐트를 주로 쓰는데, 체내에 남아 염증 반응이나 혈전 형성 등 부작용을 유발한다.
이에 자연 분해되는 생체 흡수성 혈관 스캐폴드가 나왔으나, 단일 재료를 쓴 탓에 강도·유연성이 아쉬웠다.
연구팀은 생분해성 고분자 '폴리카프로락톤(PCL)'과 '폴리락틱애씨드(PLA)'를 3D 프린팅으로 복합 구조체화했다.
PCL은 녹는점이 낮아 체내에서도 유연하고, 탄성률이 높아 변형 후 복원 특성이 있다. PLA는 인장강도·경도가 높아 확장된 혈관을 안정적으로 지지한다.
SH-BVS는 3D 프린팅으로 맞춤 제작돼 환자 혈관에 최적화돼 지지하며, 서서히 분해돼 부작용을 줄인다.
기존 단일 재료 스캐폴드보다 굽힘 성능, 혈관 확장 반경 방사 강도가 향상됐다.
단일 소재 PLA 스캐폴드는 60도 굽혀도 파손된 반면 SH-BVS는 180도 굽혀도 완벽 복원됐고, 이후 방사력도 유사했다.
연구팀은 또 전력 공급 없이 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성된 공진 회로로 혈관 내 압력 변화를 감지하는 'LC형 압력 센서'를 스캐폴드와 통합 설계해 혈관 협착, 재협착 여부를 실시간 모니터링이 가능하도록 했다.
생체 모사(팬텀) 실험에서도 센서가 혈관 내 안정성, 압력 감지 기능을 지속 유지하는 것으로 확인됐다.
김동수 박사는 “SH-BVS 기술로 스캐폴드가 단순 지지 장치가 아니라, 실시간 건강 모니터링이 가능한 스마트 의료 기기로 발전할 것”으로 내다봤다.
이번 연구 성과는 한국연구재단 과학기술분야 기초연구사업(세종과학펠로우십, 지역혁신선도연구센터사업) 지원으로 수행됐으며, 지난 1월 '센서 앤 액츄에이터 B: 케미컬'에 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
