절단된 신경도 1분 내 연결···바느질 없이 상처 봉합한다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 인체 일부가 절단됐을 때 바느질로 꿰매지 않고, 절단된 신경을 1분 내로 연결할 수 있는 신경 봉합 패치를 개발했다. 밴드처럼 감기만 하면 돼 앞으로 봉합 성공률을 높일 수 있게 될 전망이다.

손동희 성균관대 교수(왼쪽), 신미경 성균관대 교수(가운데), 박종응 고려대 교수(오른쪽).(사진=한국연구재단)

한국연구재단은 손동희 성균관대 전자전기공학부 교수팀, 신미경 성균관대 글로벌바이오메디컬공학과 교수팀, 박종웅 고려대 의대 교수팀이 실제 피부 구조를 모사해 강력한 조직 접착력을 가진 패치형 신소재를 개발했다고 11일 밝혔다.

교통사고, 산업 현장 등에서 인체 일부가 절단되는 외상성 절단 사고가 계속 발생하고 있다. 절단된 신경을 연결하기 위해 의료진은 머리카락보다 얇은 의료용 봉합사로 신경 외피를 바느질한다. 이런 신경봉합술은 숙련된 의사도 신경 1가닥을 연결하는 데 10분이 걸린다.

피부 괴사를 막고 봉합 성공률을 높이려면 최대한 빠른 봉합술이 필요하다. 이런 어려움은 수술 시간을 늘리는 원인이 된다. 최근 개발된 조직 접착제도 인체 신경조직에 사용하기에는 접착력이 낮아 한계가 있었다.

신경 봉합 패치 개념도, 적용과정.(자료=한국연구재단)

연구팀은 여러 층으로 이뤄진 피부 구조에서 영감을 얻어 외부는 질기지만 내부로 갈수록 부드러운 조직으로 구성된 패치를 개발했다. 패치 주요 소재로 외력을 분산시킬 수 있는 자가치유고분자와 우수한 조직 접착력을 지닌 하이드로젤을 사용했다.

특히 자가치유고분자의 물성을 조절해 탄성 고분자와 점탄성 고분자, 접착 하이드로젤을 단계적으로 배치했다. 그 결과, 점탄성 고분자가 응력을 흡수하고 탄성 고분자가 복원력을 부여했다.

개발한 패치는 밴드처럼 간단히 신경을 감아준다. 인체와 유사한 실험 모델에서 의사가 아닌 비전문가도 1분이면 신경 봉합이 가능한 것으로 나타났다.

영장류 모델에서 손목 정중 신경을 절단 후 패치를 이용해 봉합했고, 엄지손가락의 움직임이 정상에 가까운 수준으로 회복됐다. 또 해당 패치에 신경 재생을 촉진하는 단백질 분자를 추가하면 기존 바느질 봉합술보다 조직재생을 빠르게 유도할 수 있음을 설치류 모델에서 검증했다.

손동희 교수는 “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 필요하기 때문에 의료 현장에서 수술 성공률을 높일 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 지난 1월 26일 온라인으로 게재됐다.