국내 연구진이 의료용 전자기기 체내 이식 시 발생할 수 있는 염증 반응을 완화시키는 방법을 구현했다.
한국연구재단(이사장 이광복)은 이재영 광주과학기술원(GIST) 교수 연구팀이 생체모방형 폴리피롤/헤파린 생체 전극 표면 거칠기를 조절해 염증 반응 완화 및 장기 안정성 유지에 탁월한 고성능 생체 전극을 개발했다고 28일 밝혔다.
체내 이식용 생체 전극은 심전도, 뇌전도 등 각종 생체 신호를 기록하거나 생체를 전기적으로 자극해 건강 상태 진단과 질병 치료에 사용되는 의료용 전자소자 핵심 부분이다.
다만 인체 면역체계 방어 작용으로 인해 생체전극을 포함한 체내 이식 소재는 이물반응을 필연적으로 겪어 소재 주변 염증으로 인한 소재 성능 저하로 이어진다.
연구팀은 생체 조직과 맞닿는 전극 표면 특성과 선천성 면역을 담당하는 주요 면역 세포인 대식세포 상호작용 연구에 기반해 인체 내 헤파린(항응고, 항염증 효과를 가지는 생체고분자)을 폴리피롤(전기전도성 고분자)과 함께 금 전극에 코팅해 생체 전극을 제작했다.
전기화학적 합성 과정에서 전하 밀도를 조절해 전극 표면 거칠기를 정밀하게 조절하고, 염증을 완화할 수 있는 최적의 생체 전극 표면 구조를 확보한 것이다.
실제 이를 쥐 피하에 이식한 결과 대식세포 염증성 표현형으로의 분극이 크게 감소한 것으로 나타났다.
염증성 반응 완화로 전극 주변 상처조직 형성이 줄고 실시간 심전도 측정 신호를 높은 민감도로 기록할 수 있었으며, 장기간 안정적 측정이 가능했다.
이재영 교수는 “개발한 생체 전극 기술을 통해 다양한 이식형 생체의료용 소재에서 발생하는 이물 반응을 해결할 수 있는 실마리를 제공할 것으로 기대된다”며 “실용화를 위해 지속적 연구를 통한 체내 안전성 및 안정성 등 확보가 필요하다”고 말했다.
한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구, 기초연구실사업 등 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 재료분야 국제학술지 '에이씨에스 나노(ACS nano)'에 지난 20일(한국시간) 온라인 게재됐다.
이인희기자 leeih@etnews.com
