기계硏, 바이오3D프린팅 이용 차세대 생분해성 폴리머 스텐트 개발

[이데일리 이연호 기자] 한국기계연구원은 바이오3D프린팅 기술로 금속 대신 차세대 생분해성 소재를 이용한 폴리머 스텐트를 제작하고 세계 최초로 전임상시험에 성공했다고 13일 밝혔다.

바이오3D프린팅 기술로 제작한 차세대 생분해성 폴리머 스텐트 샘플. 사진=한국기계연구원.

바이오3D프린팅 기술로 환자 맞춤형 생산이 가능할 뿐 아니라 생분해성 소재로 체내에서 자연 분해돼 재수술의 부담도 크게 줄일 수 있어 기대를 모은다.

한국기계연구원 나노융합기계연구본부 나노자연모사연구실 박수아 박사 연구팀은 바이오3D프린팅 기술을 이용해 체내에서 생체적합성이 우수한 고분자 재료에 헤파린(heparin)을 코팅한 생분해성 폴리머 스텐트를 개발했다.

헤파린은 혈액 속에 존재하며 혈액의 응고를 막는 작용을 하는 성분으로 수술 후 혈액 응고 방지 및 혈전 방지를 위해 사용한다.

스텐트는 동맥의 혈관 벽이 좁아지면서 발생하는 협심증 등의 질병을 막기 위해 시술되는 그물망 구조의 지지체다. 혈관 내 막힌 곳에서 혈관 벽을 확대해 지지하는 역할을 한다. 일반적으로 코발트 크롬 합금 등 금속 소재의 스텐트를 사용해 왔지만 금속 소재 스텐트는 체내에서 부식되거나 부러짐의 우려가 있고 혈액이 뭉쳐 협착되거나 염증을 유발하는 등 다양한 문제 발생의 염려가 있어 새로운 스텐트 기술 개발이 요구되고 있다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 바이오3D프린팅 기술을 이용했다. 3D프린팅 재료로 PLLA(폴리락틱산) 고분자를 이용해 그물 모양의 스텐트 구조를 만들고 혈액의 응고를 막기 위해 생체적합 소재 헤파린을 코팅했다. 이후 전남대학병원 정명호 교수 연구팀과 협력해 차세대 생분해성 폴리머 스텐트의 전임상시험에도 성공했다.

바이오3D프린팅 기술을 이용하면 필요한 구조를 단시간 내 환자 맞춤형으로 제작할 수 있다는 장점이 있다. 또 이번에 개발한 생분해성 폴리머 스텐트는 표면에 원하는 약물을 처리해 혈관 세포 부착을 조절하거나 다양한 약물을 전달할 수도 있다. 이 연구 성과는 향후 심혈관 질환 극복에 도움이 될 것으로 기대된다.

박수아 책임연구원은 “이번 연구를 통해 세계 최초로 3D 프린팅 기술을 이용해 헤파린이 코팅된 생분해성 폴리머 스텐트의 효능을 동물실험 단계에서 확인했다”며 “향후 후속 연구를 통해 스텐트의 물성을 높이고 다양한 기능성을 갖춰 생분해성 폴리머 스텐트 상용화에 기여하겠다”고 말했다.

이 연구성과는 화학공학 분야의 세계적인 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 7월호에 ‘관상동맥 이식을 위한 헤파린이 코팅된 3D 프린팅 생분해성 심장 혈관 스텐트’라는 제목으로 게재됐다.