순천향대 이병택교수 연구팀, 혈관 이식수술용 인공혈관 개발

혈관 이식수술을 위한 인공혈관을 개발한 순천행대 의대 연구팀. 오른쪽으로부터 연구책임자 재생의학교실 이병택 교수,외과 이현용 교수, 재생의학교실 박사과정학생 Abdullah al fahad, 외과 배상호 교수. /순천향대

순천향대 의과대학 이병택 교수 연구팀이 혈관 이식수술 위해 현재 전량 수입되고 있는 인공혈관을 개발해 국산화를 앞두고 있다.

27일 순천향대에 따르면 재생의학교실 이병택 교수가 부속 천안병원 외과학교실 이현용, 배상호 교수와 공동으로 장기 개존율을 혁신적으로 향상시킨 폴리카프로락톤(PCL)-젤라틴(Gel) 코어/쉘Core-shell) 나노섬유구조를 갖는 이식형 인공혈관을 개발했다

혈관이 완전히 막히면 조직괴사가 야기되고 자가 또는 인공혈관을 이용한 혈관 우회 이식술밖에 치료방법이 없다. 그동안 임상에서는 관상동맥과 같이 내경 크기가 3mm 이하인 소구경의 경우 환자 종아리에서 혈관을 떼어 이식하는 매우 제한적인 수술이 진행됐다.

지금까지 직경이 큰 혈관들은 전량 수입된 인공혈관이 사용되고 있어 이식수술을 위한 인공혈관 국산화가 시급한 실정이다.

이 교수 연구팀은 이러한 문제점에 주목해 생체고분자 물질을 미세한 나노섬유로 만들어 낼 수 있는 전기방사 기술을 이용해 공정 조건을 최적화하고, 튜브 형태로 적층하여 소구경 인공혈관을 개발했다.

연구팀은 역학적 특성을 고려해 core를 PCL로 선택하고, 상대적으로 생분해가 빠른 Gel을 shell로 구성하여 Core/shell 구조의 나노섬유를 제조했다.

특히, shell에는 헤파린과 VEGF를 탑재해 이들이 체내에서 천천히 방출되는 서방형 방출이 되도록 했다. 이를 통해 항혈전과 내피세포의 활착 및 증식을 촉진시켜, 장기 개존율을 높일 수 있도록 설계했다.

개발된 인공혈관은 인체 혈관과 유사하게 우수한 역학 특성, 생체 적합성 및 혈액 적합성을 보였다.

실험동물인 래트의 대동맥에 이식해 혈관 내벽의 내피세포 형성, 혈류속도 및 개존율을 평가한 결과 연구진이 개발한 인공혈관이 대조군에 비해 생체적합성, 혈액적합성 및 개존율에서 우수한 성능을 보이고 혈관 중막으로의 평활근 세포 재생과 혈관 내막으로의 완벽한 내피세포화가 이뤄짐을 확인했다.

연구 결과는 '내피세포화 촉진 및 신생 내막 증식 억제를 위한 헤파린 및 VEGF가 탑재된 core/shell 마이크로-나노섬유구조를 갖는 소구경 인공혈관 개발(Small-diameter vascular graft composing of core-shell structured micro-nanofibers loaded with heparin and VEGF for endothelialization and prevention of neointimal hyperplasia)'이라는 제목으로 국제학술지 Biomaterials (IF: 14, JCR 상위 3.3%)에 게재됐다.

이병택 교수는 "앞으로 임상 연구진들과 긴밀한 협업을 통해 관상동맥, 혈액 투석용과 말초동맥 인공혈관 우회술 및 선천성 심장병 수술(폰탄수술)용으로 개발해 국내 최초의 인공혈관 실용화를 위해 더욱 집중할 계획"이라고 말했다.

이번 연구는 과기정통부, 교육부, 한국연구재단의 중견연구자사업과 대학중점연구소 사업으로 수행됐다.