혈관이식 협착 예방을 위한 혈관 외벽 지지체 개발

의대 성학준 교수, 신영민 교수(의학공학)

의대 성학준 교수, 신영민 교수(의학공학) 연구팀은 원주 의대 양재원 교수(내과학), 숙명여대 생명시스템학과 이정복 교수, 주식회사 티엠디 연구팀과 형상기억고분자(shape memory polymer)를 이용해 혈액투석 시 발생할 수 있는 혈관 재협착을 억제하는 혈관 외벽 지지체를 세계 최초로 개발했다. 연구는 ‘Small(IF 11.459)’에 최근 게재됐다.

만성 신부전 환자는 정기적으로 의료기관을 방문해 혈액투석을 진행해야 하며, 안정적인 혈액투석을 위해 동맥과 정맥을 문합하는 동정맥루술이 필수적으로 진행된다. 그러나 혈액투석을 위해 시행된 동정맥루술은 동맥과 정맥의 서로 다른 혈류속도, 혈압, 혈관의 물리적 구조 및 강도의 차이 등으로 정맥의 과도한 팽창(dilation)을 유발하고, 내부에 이상 혈류(disturbed blood flow)가 형성되며 재협착(stenosis)을 초래하는 것으로 알려져 있다.

형상기억고분자는 온도, 습도, pH 등 외부 자극으로 형상이 변형되는 고분자 소재다. 연구팀은 체온 근처에서 형상을 변형할 수 있는 신규 소재를 개발하고 미세 다공 구조를 갖는 ‘자가 봉합 혈관 외벽 지지체(self-enclosable external support)’를 제작해 동정맥루 영역에 이식했다. 

형상기억능을 갖는 혈관 외벽 지지체는 별도의 외과적 처치 없이 미온수 처리만으로 병변을 감싸며, 전산 유체 역학(computational fluid dynamics) 분석을 통한 예측치와 유사하게 정맥의 과도한 팽창을 약 40% 수준으로 억제했다. 또한 과다 팽창 억제는 이상 혈류의 형성을 감소시켜 신생 내막증식을 75% 이상 완화했으며 특히 혈관 외벽 지지체의 미세 다공 구조는 이상 혈류에 따른 평활근 세포의 내막을 향한 이상 증식의 방향을, 외막 방향으로 바꾸어 줄 수 있음을 입증했다.

성학준 교수는 “이번 연구에서는 형상기억소재의 독특한 탄성과 지지체의 구조에 기인한 긍정의 면역반응 제어가 주요했으며, 나아가 사용자 편의성을 확보한 신규 의료기기의 등장뿐만 아니라 혈관 외벽을 통한 새로운 혈관 질환 치료 루트의 확보라는 새로운 개념의 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.