부산대학교 연구팀이 첨단 의료용 광(光)가교 소재 기술로 ‘외과용 조직봉합’의 역사를 새로 쓰고 있다. 머리 또는 척추 수술 과정에서 불가피하게 발생하는 경막(dura)의 절개 부위에 접착제를 도포하거나 부착한 후 빛을 쪼이면 수술 시 절개했던 경막이 순간 봉합되며 지혈까지 완료되는 새로운 의료용 기술이 개발된 것이다.

부산대학교 산학협력단(단장 최경민·기계공학부 교수)은 부산대학교병원(병원장 정성운) 및 부산대학교기술지주(주) 제17호 자회사인 (주)에스엔비아(대표이사 이강오)와의 산·학·병(産·學·病) 협력을 통해 신경외과용으로 사용 가능한 「히알루론산 기반 광가교 액상접착제 및 지혈 패치」 개발에 성공해 지난 5일 기술이전 계약 체결까지 완료했다고 7일 밝혔다.

부산대는 지난 2022년 세계 최초로 히알루론산을 이용해 각막 봉합 및 안구재건 수술에 적용할 수 있는 새로운 개념의 「안과용 광가교 액상접착제(Ocular sealant)」를 선보인 이후, 후속 연구를 통해 지혈에 대한 광범위한 미충족 수요가 존재하는 신경외과 임상현장에서 사용가능한 「광가교 경막봉합용 실란트(Dura sealant)」를 이번에 개발 성공함으로써 의료 혁신이 가속화될 것으로 기대된다. 
 
의료현장에서는 신속하면서도 효과적인 상처 봉합을 외과학의 오랜 난제로 지적하고 있다. 현재 신경외과 분야에서는 봉합사를 이용해 경막을 봉합(suture)하지만, 시술 시간이 오래 걸리고 바늘에 의한 추가적인 조직손상이 우려돼 새로운 조직접착 및 봉합 기술에 대한 수요가 높아지고 있다. 
 
최근 다양한 조직접착제(tissue adhesive) 및 경막봉합용 접착제가 개발됐지만, 점막 및 출혈부위에서도 높은 접착력을 유지하면서 신속하게 지혈효과를 발휘하고 생체적합성이 우수한 제품은 아직까지 개발되지 않았다. 현재 상용화된 제품은 사용 시 압박으로 인한 뇌부종의 우려도 제기되고 있다.

 리서치 기관 Grand View Research에 따르면 세계 수술용 실란트 및 접착제 시장규모는 2020년 기준 약 27억 달러이며, 연평균 9.7% 성장해 2025년경 약 45억 달러에 이를 것으로 전망된다. 특히 식약처 수출입 통계에 따르면 국내의 조직접착제 수요량은 꾸준히 증가해 2019년 한 해만 해도 450억 원에 이른 것으로 조사됐으며, 수입의존도가 90%에 달해 심각한 무역수지 불균형을 초래하고 있는 품목으로 평가된다.
 
이번에 3개 기관이 공동개발한 신경외과용 경막봉합 실란트는 현재 널리 사용되는 화학적 가교(crosslinking) 방식이 아닌 ‘빛(光)에 의한 광가교(photo-crosslinking)’ 방식을 채택한 점이 특징이다. 광가교를 이용하면 임상의가 원하는 순간에 간단한 광조사만으로도 5초 미만의 짧은 시간 내에 순간적인 봉합 및 지혈이 가능하다.

기존에는 광가교를 위해 높은 광출력과 장시간의 광조사가 필요해 안전성 우려가 있었고, 가교된 접착제의 기계적 강도 및 유연성도 낮아 응용 분야가 제한적이었다. 그러나 이번에 개발된 경막봉합용 광가교 실란트는 저출력 광조사에서도 빠르게 가교되는 순간접착이 특징이다. 특히 생체 내에 존재하는 고분자인 히알루론산을 사용해 안전성을 높임으로써, 기존 광가교 소재의 문제점을 해결하고 임상진입 가능성에 더욱 다가서고 있다.

특히 경쟁사인 프랑스의 티슘(Tissium)사가 세계 최초로 의료용 광가교 접착제를 개발해 신경접합 및 탈장 등 2건의 적응증을 대상으로 임상시험을 실시하고 있는 바, 향후 2~3년 내에 혁신적인 광가교 기술의 실용화 가능성이 높다는 평가를 받고 있다.

공동연구자인 부산대병원 신경외과 남경협 교수는 “신경외과의 경우 수술 완료 후 경막봉합 단계에서 섬세한 기술과 함께 장시간이 소요되며, 경막이 완벽하게 봉합되지 않을 경우 뇌척수액(cerebrospinal fluid, CSF) 누출로 인한 부작용도 발생하고 있다. 신경외과 분야에서는 임상의들이 안심하고 편리하게 사용할 수 있는 접착제 및 지혈패치에 대한 수요가 크다. 이번에 개발된 경막봉합용 실란트는 생체고분자를 사용하므로 자연적으로 흡수되며, 인체 내에서 이물반응(foreign body reaction)이나 염증(inflammation)의 위험성도 낮다”고 말했다.

 공동연구자인 부산대 바이오소재과학과 양승윤 교수는 “광가교 기술은 이미 수십 년 전에 개발된 유망 분야이나, 의료용으로 허가받기 위해서 몇 가지 진입장벽이 존재한다. 이번 연구를 통해 안전성이 입증된 바이오소재(히알루론산)를 이용해, 강도와 유연성을 동시에 가진 생분해성 실란트 개발에 성공했다. 동일한 소재로 제조된 패치 제형 역시 순간 지혈효과가 확인됐기 때문에, 조직접착 및 지혈이 필요한 다양한 외과영역에 활용할 예정이다”고 추가 연구계획을 밝혔다.

현재 광가교 액상접착제 및 지혈패치 제조기술은 부산대학교기술지주의 제17호 자회사인 ㈜에스엔비아에 이전돼 GMP(Good Manufacturing Practice) 환경에서 스케일업 생산 및 비임상시험을 진행하고 있다. 또한 해당 연구과제는 중소벤처기업부의 ‘스케일업 팁스(Scaleup TIPS)’ 과제에도 선정돼 개발 성공 가능성을 한층 높이고 있다. 

한편, 이번 경막봉합용 광경화 소재에 관한 연구는 바이오소재 분야의 저명 국제 학술지인 『매크로몰레큘러 바이오사이언스(Macromolecular Bioscience)』 2023년 11월 27일자에 게재돼 저널 표지 논문으로 선정됐다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 ‘기초연구실지원사업’과 ‘국제공동연구사업’을 통해 구체화됐으며, 오픈랩지원사업을 통해 기술이전까지 성공적으로 진행됐다.

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