박종웅 고려대 의대 교수, 손동희 성균관대 전자전기공학부 교수, 신미경 글로벌바이오메디컬공학과 교수팀은 실제 피부 구조를 모사해 강력한 조직 접착력을 보유한 패치형 신경 봉합용 신소재를 개발했다고 21일 밝혔다.

개발된 신경봉합 패치는 신경 절단 시 기존 미세수술 대신 밴드처럼 신경 파열 부위를 감싼다. 미세수술 전문의가 아니라도 쉽고, 빠르게 신경봉합을 마침으로써 신경손상 수술의 성공률을 크게 높일 것으로 기대된다.

연구팀은 여러 층으로 이뤄진 피부 구조에서 영감을 얻어, 외부는 질기지만 내부로 갈수록 부드러운 조직으로 구성된 신경 봉합용 신소재 패치를 개발했다. 패치의 주요 소재로는 외력을 분산시킬 수 있는 자가치유 고분자와 우수한 조직 접착력을 지닌 하이드로젤을 사용했다.

자가치유 고분자의 물성을 조절하기 위해 탄성 고분자와 점탄성 고분자, 접착 하이드로젤을 단계적으로 배치했다. 점탄성 고분자가 응력을 흡수하고 탄성 고분자가 복원력을 부여하는 방식으로 강한 접착력을 구현했다.

개발된 신경봉합 패치는 파열된 신경 부위를 고도로 숙련된 미세수술 전문의가 미세수술 현미경 하에서 머리카락의 10분의 1가량의 미세 봉합사로 한땀 한땀 꿰매는 기존 수술법을 대치할 수 있는 획기적인 치료수단이다. 파열된 신경의 양끝단을 모은 후 밴드처럼 간단히 감아주는 방법으로 신경봉합을 쉽고, 빠르게 완료한다.

연구팀은 쥐 좌골신경 파열 실험 모델을 통해 미세수술법의 신경봉합에 10분 이상의 시간이 걸리던 것을 1분 정도에 가능함을 입증했다. .

영장류 모델에서도 손목의 정중신경 절단 후 패치를 이용해 성공적으로 신경을 봉합할 수 있음을 입증했다. 1년의 추적관찰을 통해 엄지손가락의 움직임이 정상에 가까운 수준으로 회복됐음을 확인했다. 아울러 패치에 신경 재생을 촉진하는 단백질 분자를 추가하면 기존 바느질 봉합술(미세수술)보다 조직 재생을 빠르게 유도할 수 있음을 설치류 모델에서 검증했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드머티리얼즈’(Advanced Materials, IF=29.4)에 2024년 1월 온라인으로 게재됐다.