고려대 구자현 교수 연구팀, 美와 공동연구로 신경재생 및 재활 위한 새 전기치료법 개발
고려대 구자현 교수 연구팀, 美와 공동연구로 신경재생 및 재활 위한 새 전기치료법 개발
  • 장원주 기자
  • 승인 2020.11.30 13:52
  • 댓글 0
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신경치료 후 몸속에서 스스로 녹아 사라지는 전자의료기기 개발

[대학저널 장원주 기자] 한국과 미국의 공동연구를 통해 손상된 신경을 전기치료 후 몸속에서 스스로 녹아 사라지는 생분해성 전자의료기기가 개발됐다. 

고려대는 구자현(사진) 바이오의공학부 교수 연구팀이 최연식 미국 노스웨스턴대 박사의 공동연구를 통해 절단된 말초신경을 전기치료하고 사용이 끝난 후에 몸에서 스스로 분해돼 사라지는 새로운 전기치료법을 개발했다고 30일 밝혔다. 

이번 연 구결과는 지난 25일 국제 저명 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 온라인 판에 게재됐다. 

우리 주변에서 교통사고와 산업재해 등 일상 중에 흔히 발생하는 말초 신경손상은 미국에서는 연간 20만건, 국내에서는 연간 1만건 이상 보고되는 흔한 부상이다. 말초신경이 손상되면 자연적으로 어느 정도 회복이 가능하지만 재생속도가 느려 신경재생이 불가능해지거나 부상 정도에 따라 영구적인 근육장애를 유발하게 된다. 

재생과 재활 중에 신경재생 속도가 근육회복률과 후유증을 결정하는 중요한 요소이며, 신경재생을 가속하기 위한 연구 노력이 진행되고 있다. 특히 최근에는 전기자극을 통해 신경재생을 촉진하는 생분해성 전자약의 효능이 주목받고 있다.

전자약은 전기신호를 통해 체내의 장기, 조직, 신경 등을 자극해 세포의 활성도를 향상시켜 재생속도를 향상시키거나 생체반응이 활발히 이뤄지도록 치료하는 기술을 포함한다. 전자약을 통해 손상된 신경을 전기자극하면 신경세포가 활성화되며 축색돌기의 분화가 가속돼 신경재생의 속도가 빨라져 치료효과를 극대화할 수 있는 것으로 알려져 있다. 

특히 생분해성 전자약은 체내에서 삽입돼 무선으로 작동할 뿐만 아니라 치료 후에 신경을 감싼 전극이 주변 조직에 의해 안전하게 분해돼 흡수된다. 이는 사용 후 전자약을 제거하는 과정에서 발생하는 신경의 2차 손상을 근본적으로 해결하는 획기적인 기술로 연구팀이 2018년 세계 최초로 개발한 기술이다.

연구진은 생분해성 전자약의 전극을 생체조직과 유사하게 늘어나는 구조로 설계 및 제작해 전자약의 수명을 기존 6일에서 2주 이상 향상시켜 새로운 전기자극 치료법을 가능하게 했다.

 기존에는 척수에 가까운 근부위 신경에만 전기자극 효과가 있다고 알려져왔으나 획기적인 전자약 수명연장으로 원부위 신경에 전기자극이 가능해졌다. 원부위에도 효과가 있음을 세계 최초로 검증하해 신경재생 분야의 주목을 받고 있다.

연구진은 생분해성 무선 전자약 기술이 말초신경의 치료뿐만 아니라 외상성 뇌손상 및 척추손상 등 중추신경의 재활과 부정맥 치료 등을 위한 단기 심장박동기에도 응용이 가능할 것으로 기대하고 있다. 

이번 연구개발한 생분해성 전기자극 의료기기는 모든 구성성분이 체내에서 안전하게 분해되고 흡수돼 체내에 축적되지 않고 신장을 통해 몸밖으로 배출되는 생체적합한 의료기기이다. 크기는 약 1cmX1cm의 동전 크기 정도이다. 특히 전기신호를 손상된 신경에 전달함으로써 신경재생 효과가 탁월한 디바이스다. 

이번 연구는 기존에 수일밖에 사용하지 못한 디바이스의 수명을 2배 이상 늘림으로써 중증 신경손상 환자에게도 전기자극을 지속적으로 전달할 수 있는 길이 열렸다. 기술의 핵심은 신경주변의 근육조직과 매우 유사한 신축성을 지닌 전극 구조와 폴리머의 적층구조에서 찾을 수 있다. 움직임이 많은 쥐의 다리신경에서 2주 이상 그 효능을 검증함으로써 새로운 신경 전기치료 시대가 열릴 것이라고 주목된다.

구 교수는 세계 최초로 생분해성 전자약을 개발해 2018년 네이처 메디신지(誌)에 논문을 게재한 뒤 약 2년 만에 신경 전기치료기술로서의 의료소자를 성공적으로 제시함으로써 생분해성 전자소자의 시장에서 한국 연구진이 중추적인 역할을 수행할 것이라고 기대하고 있다. 

그는 “생분해성 전자의료기술과 무선통신이 결합된 의료기기를 개발함으로써 환자 맞춤형 신경치료 시대가 도래할 것”이라며 “기존의 획일화된 전기치료법에서 벗어나 복합 전기치료가 가능해져 전기치료의 효과를 극대화 할 수 있다”고 말했다.


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