[에이티엔뉴스=이기종 기자] 한국연구재단(NRF, 이사장 이광복)은 성균관대학교 전자전기공학부 손동희 교수팀과 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수팀, 고려대학교 의과대학 박종웅 교수팀 등의 공동연구를 통해 실제 피부 구조를 모사해 강력한 조직 접착력을 보유한 패치형 신소재를 개발했다고 29일 밝혔다.

이번 성균관대학교 전자전기공학부 손동희 교수팀 등의 "절단된 신경, 밴드로 감아서 1분 만에 치료한다"는 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 2024년 1월 게재돼 공개됐다. 

해당 국제학술지에 게재된 논문명은 "Sticky and Strain-Gradient Artificial Epineurium for Sutureless Nerve Repair in Rodents and Nonhuman Primates"이다.

일반적으로 교통사고나 산업 현장, 일상생활에서 손가락 등 인체 일부가 절단되는 외상성 절단 사고는 지속 발생하고 있으며 이에 대한 대처로 의료진은 머리카락보다 얇은 의료용 봉합사로 신경 외피에 바느질을 한다. 

이런 치료를 신경봉합술이라고 하며 숙련된 의사도 신경 1가닥을 연결하는 데 10분이 걸릴 정도로 정교한 작업으로 알려져 있다. 

특히 피부 괴사를 막고 봉합 성공률을 높이기 위해 최대한 빠른 봉합술이 필요한데 이런 어려움은 수술 시간을 늘리는 원인이며 최근 개발된 조직 접착제는 인체 신경조직에 사용하기에는 접착력이 낮다. 

이번 연구팀은 이러한 연구적 필요성에 따라 여러 층으로 이루어진 피부 구조에서 영감을 얻어 외부는 질기지만 내부로 갈수록 부드러운 조직으로 구성된 패치를 개발했다.

연구과정을 보면 패치의 주요 소재로는 외력을 분산시킬 수 있는 자가치유고분자와 우수한 조직 접착력을 가지고 있는 하이드로젤을 사용했다.

또 자가치유고분자의 물성을 조절해 탄성 고분자와 점탄성 고분자와 접착 하이드로젤을 단계적으로 배치했다.

이 과정에서 점탄성 고분자가 응력을 흡수하고 탄성 고분자가 복원력을 부여하는 방식으로 강한 접착력을 구현했다.

이 연구결과에 의하면 인체와 유사한 실험 모델을 통해 의사가 아닌 비전문가도 1분이면 신경 봉합이 가능함을 입증해냈다.

특히 영장류 모델 검증에서 손목 신경을 절단 후 패치를 이용해 성공적으로 봉합했고 이후 엄지손가락의 움직임이 정상에 가까운 수준으로 회복되었음을 1년 간에 걸쳐 확인했다.

아울러 해당 패치에 신경 재생을 촉진하는 단백질 분자를 추가하면 기존 바느질 봉합술보다 조직재생을 빠르게 유도할 수 있음을 설치류 모델에서 검증했다.

이 연구결과에 관련해 공동연구팀 성균관대학교 손동희 교수는 “패치의 성능 검증 결과 신경조직 재생과 근육의 기능성 회복 정도가 봉합사를 이용한 방법과 차이가 없음을 확인했다”며 “신경봉합술은 신경 염증이나 종양의 절제, 장기 이식 등과 같은 수술에도 필요하므로 의료 현장에서 수술 성공률을 획기적으로 높일 것으로 기대한다”고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 우수신진연구, 중견연구, 바이오·의료기술개발사업 지원으로 수행됐다.