서정목 교수팀, 신축성과 유연성을 지닌 방오코팅기술 개발

다양한 의료기기 및 생체전자소자 적용으로 삽입형 의료기기의 혁신 가능성 높여

저명한 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 게재

[사진 1. (왼쪽부터) 서정목 교수, 김태영 연구원]

전기전자공학과 서정목 교수 연구팀이 신축성과 유연성을 지닌 방오코팅 기술을 개발했다. 이 방오코팅은 다양한 의료기기나 전자소자에 적용 가능하며 절연, 항균, 방수 등의 다기능성을 갖는다.

연구 결과는 생체재료 분야 최상위 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF=19, JCR 상위 4.49%)’에 4월 3일 게재됐다. 

소프트 일렉트로닉스(Soft Electronics) 분야의 미래 시장 가치는 매우 높다. 인체 조직과 유사한 물리적 영률(Young's Modulus)을 갖춘 이 기술은 생체 내 전기적 신호를 인지하고, 전기 자극을 생체 조직으로 전달해 치료 효과를 증대시킨다.

삽입형 의료기기는 감염 및 염증의 위험이 크기 때문에 이를 억제하기 위한 다양한 윤활유 기반의 방오코팅 기술이 개발됐다. 그러나 신축과 구부림 등 외부 자극이 가해질 수 있는 소프트 일레트로닉스에 이 기술을 적용하면, 방오코팅의 성질을 잃게 되는 문제점이 있다.

하지만 의료기기에 임상적 적용을 위해서는 동적인 환경에서도 안정적으로 코팅이 유지돼야 한다. 이에 현재까지 개발된 윤활유 기반 방오코팅은 의료기기에 적용하는데 한계가 있었다.

[그림 1. 다양한 성능을 지닌 신축성 방오코팅 기술 모식도]

서정목 교수는 생명공학과 조승우 교수, 서울대학교 정지홍 교수 연구팀과 유기 단량체 V4D4와 플루오린(Fluorine) 기반 폴리머의 유기용매 환경에서의 연쇄반응을 통해 신축성과 유연성을 지닌 방오코팅을 개발했다. 

새롭게 개발한 소재는 신축성과 유연성을 가진 소프트 일렉트로닉스에 적용해 감염과 염증을 억제를 할 수 있다. 또한, 고온, 고압 멸균에서 실험한 결과, 강한 내구력과 방수, 절연 특성을 가져 생체전자소자에 대한 새로운 기반을 마련할 것으로 기대된다.

이 방오코팅 기술은 코팅 공정이 10분 내로 일어나기 때문에 수분 함량이 높은 하이드로겔 기반 재생 소재나 소프트 일렉트로닉스에도 적용 가능하다. 이는 다양한 삽입형 의료기기에 적용돼 의료 분야에 혁신을 가져올 수 있다.

[그림 2. (위) 소동물 실험을 통한 방오코팅 부위 면역세포 응집 및 염증 유발 방지 성능 평가]

[그림 3. (아래) 삽입 일주일 후 코팅 유지 정도 확인: 생체 내 환경에서 안정적으로 유지되며 소동물 실험 결과를 통해 뛰어난 면역세포 응집 및 염증반응 억제 확인]

서정목 교수는 “새롭게 개발된 방오코팅 의료기기가 삽입이 되면, 오염도가 낮아 생체 내에서의 의료기기 사용 시간이 증가될 것”이라며, “이는 박테리아 감염에 의한 항생제 처방, 의료기기 제거술 등 기존 문제를 해결함과 동시에 생체재료 분야에 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단 중견연구자지원사업과 전자약기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

논문정보

● 논문 제목: Lubricant-Infused Polymeric Interfaces: A Stretchable and Anti-Fouling Surface for Implantable Biomaterials

● 논문 주소: https://doi.org/10.1002/adfm.202312740