▲ (左부터) 한동근 KIST 박사, 개발된 약물방출 스텐트의 염증억제 작용기전을 나타낸 그림 .

국내 연구진이 무독성 세라믹 나노 입자로 만든 관상동맥용 약물 방출 나노표면 스텐트가 그간 고질적인 스텐트 문제로 지적되언 염증과 재협착 문제를 해결해 국민들의 건강을 지킬 예정이다.

한동근 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 박사 생체재료연구단 연구팀(이하 연구팀)은 기존의 관상동맥용 약물방출 스텐트의 표면에 pH 중화 기능을 가진 수산화마그네슘 무독성 세라믹입자를 코팅해 염증을 억제하고 재협착을 방지하는 심장 관상동맥용 약물방출 스텐트를 세계 최초로 개발했다고 지난5일 밝혔다.

초기 금속스텐트는 비흡수성 금속소재로 스텐트 삽입술 후 혈관 평활근세포의 증식에 의한 재협착의 부작용을 보였다.

이후 약물이 코팅된 약물방출 스텐트가 개발돼 재협착은 현저하게 줄었으나, 약물방출 스텐트 표면에 코팅된 고분자가 분해되면서 pH가 산성화되어 혈관 주변 조직 괴사가 일어나고 염증이 발생해 수년 후 형액이 응고되는 추기 혈전증 문제가 발생했다.

이어 한동근 KIST 박사 연구팀은 이러한 혈관대 염증을 억제해 재협착을 방지해 금속 스텐트와 약물 방출 스텐트 문제점을 모두 해결한 심근경색 치료용 차세대 관상동백 약물방출 스텐트를 개발했다.

본 연구팀은 제산제나 연하제 등에 이용되고 있는 염기성 수산화마그네슘 세라믹입자[Mg(OH)2]의 pH 중화 효과에 주목하였다. 수산화마그네슘 세라믹 입자는 산성화된 혈관내 pH를 중화시키고 괴사를 막아 염증을 억제함을 밝혀냈다.

생체적합성 세라믹 입자는 인체에 무해하며 생체 내에서 분해돼 이로운 마그네슘 이온이 되는 장점을 가지고 있다.

또한 수산화마그네슘 세라믹입자의 표면을 항염증 효과를 지닌 지방산과 생분해성 고분자로 개질함으로써 pH 중화뿐만 아니라 코팅 매트릭스 고분자의 기계적 물성 개선에도 효과를 보이는 수산화마그네슘 비약물 나노입자를 개발했다.

연구팀은 개발된 비 약물 나노입자가 함유된 약물방출 스텐트의 염증 억제 및 혈관 내 재협착 방지 효과를 생체 내 검증하기 위해 전남대병원 순환기내과 정명호 교수팀과 공동 연구하여 돼지를 이용한 동물실험을 실시했다.

그 결과, 기존 스텐트에 비해 염증이 90%이상 감소하였고, 이로 인해 협착률도 3배 이상 감소하였다. 개발된 염증억제 기술은 스텐트뿐만 아니라 생분해성 고분자를 이용한 거의 모든 의료용 이식소재에 확대 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 “2015년 현재 혈관 스텐트의 세계 시장은 연간 10조원, 국내 시장은 4,000억원으로 추정되지만 스텐트는 우리나라 수입 의료용품 중 그간 1위 품목으로 수입 의존도가 높기 때문에 선진국과의 기술 격차를 좁히고, 국산화를 위한 지속적인 원천기술 개발과 지원이 필요하다”고 강조했다.

이어“이번에 개발된 약물방출제어 나노표면 스텐트는 차세대 미래형 스텐트 국산화 및 실용화에 크게 기여를 할 것이다”라고 밝혔다.

연구팀은 2008년부터 현재까지 관상동맥용 약물방출 스텐트 개발에 관한 미래창조과학부의 미래유망 융합기술 파이오니어사업으로 진행되었으며, 사업 수행기간 중 염증억제 기술을 포함한 원천 핵심기술을 연구·개발하여 다수의 국내외 특허등록을 받았으며, Small(IF=8.368) 등 국제 저명학술지에 논문을 게재한 바 있다.

또한 본 연구 결과는 “심장 관상동맥용 약물방출 스텐트 표면개질” 기술로 2015년 ㈜바이오알파(유현승 대표)에 기술 이전하여 고성능 나노표면 제어 차세대 약물방출 스텐트의 실용화 및 국산화가 진행 중이다. 향후 추가 전임상 동물실험 및 임상실험은 전남대학교 심장센터와 진행할 예정이며, 이 기술은 앞으로 2년 이내에 상품화가 가능할 것으로 전망된다.

(左부터) 한동근 KIST 박사, 개발된 약물방출 스텐트의 염증억제 작용기전을 나타낸 그림