정형외과 임플란트, 몸속 의료기기도 'OK'···부작용·감염 없이 쓴다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 정형외과에서 사용하는 임플란트 소재에 적용해 박테리아나 바이러스의 부착에 따른 감염 위험성을 줄였다. 개발한 기술은 앞으로 몸에 삽입하는 의료기기를 부작용 없이 사용하기 위한 기술로도 활용할 수 있을 전망이다.

한국연구재단은 서정목 연세대 전기전자공학과 교수, 장우영 고려대 정형외과 교수 연구팀이 정형외과용 임플란트 소재의 감염이나 면역거부반응 우려를 낮출 표면코팅 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

나노유막코팅 기술의 정형외과 임플란트 응용가능성을 보여주는 자료.(자료=한국연구재단)

연구팀은 표면의 나노구조체와 미끄러운 윤활유를 이용해 물이나 먼지 같은 오염물은 튕겨내고 벌레만 자루 속으로 끌어들이는 벌레잡이통풀 표면의 특성을 정형외과용 임플란트 소재에 적용했다.

골절치료나 인공관절삽입 등에 쓰이는 금속소재 임플란트는 감염이나 염증을 막기 위해 표면에 항생제를 도포한다. 항생제 내성균에 의한 감염이나 염증과 신경 손상과 같은 약물 부작용, 항생제 자체에 대한 과민반응 등 부작용이 발생할 가능성은 여전히 있었다.

수술 전후, 감염균이나 염증유발단백질이 붙는 것을 막기 위해 하이드로겔 기반 표면코팅도 이뤄졌지만, 정형외과용 임플란트 소재는 수술 중 강한 기계적 자극에 노출되고, 몇 주 이상 치료 시간이 걸리는 정형외과 수술 특성상 오랜 시간 코팅 성능을 유지하기 어려웠다.

이에 연구팀은 정형외과용 임플란트 표면에 박테리아나 바이러스, 염증을 유발하는 면역단백질 등의 부착을 막는 나노유막 코팅 기술을 개발했다. 수술 중 생길 수 있는 기계적 손상에도 부착 방지 성능이 자가 치유되고, 동물 모델의 체내에서도 코팅기능을 유지하게 했다.

실제 표면의 나노구조체에 균일하게 도포된 윤활유 성분은 감염균이나 면역거부인자가 포함된 혈액의 흡착을 막았다. 기존 임플란트 소재에 혈액을 떨어뜨리면 소재 표면에 잔여물을 남기며 흘렀지만 나노유막 코팅 소재는 표면에 잔여물을 남기지 않고 혈액이 흘렀다. 골절상을 입은 토끼에 임플란트 삽입 부위를 살펴본 결과 나노유막코팅이 적용된 임플란트에서 4주 이상 감염이나 염증이 발생하지 않았다.

연구팀은 코팅기술을 금속 외 고분자 소재에도 적용할 수 있을 것으로 보고 비뇨기과용 도뇨관이나 스텐트, 삽입형 의료 전자기기 등에 활용하기 위한 후속연구를 진행할 계획이다.

서정목 연세대 교수는 “이번 코팅기술은 정형외과의 모든 부위에 활용 가능하며, 향후 도뇨관이나 혈관용 스텐트 등 몸 안에 삽입하는 거의 모든 의료기기에 부작용을 줄여 사용하고, 임플란트 소재의 감염이나 염증 발생의 위험성을 없애는 데 기여할 수 있다”고 했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 29일자로 게재됐다.