당뇨병 환자의 상처는 일반적인 급성 상처와는 달리 치유속도가 느리고 감염 위험이 높다. 때문에 당뇨병성 상처 관리는 큰 과제 중 하나로 꼽힌다. 성공적인 치료를 위해서는 지속적인 모니터링과 관리가 필요한데, 최근 고려대학교 안암병원 장우영 교수팀과 한국과학기술연구원(KIST) 류진 박사팀이 공동연구를 통해 모니터링과 치유 촉진을 동시에 이룰 수 있는 혁신적인 연구 결과를 발표해 주목을 받고 있다. 

상처는 염증기, 증식기, 표피기, 리모델링기의 단계를 거쳐 치유된다. 장우영 교수는 선행연구에서 각 단계에 대표되는 세포와 이를 특정 지을 수 있는 mRNA 표지자를 선별하여 실시간으로 상처치유과정을 모니터링하고 객관적으로 평가할 수 있는 진단법을 개발한 바 있다. 연구팀은 이 진단방법을 스프레이형 하이드로겔에 적용하여 실제 임상에서 활용 가능한 형태로 실현한 것이다.

이번 연구성과는 당뇨병성 상처를 실시간으로 모니터링하고 치유를 촉진하는 데 있어 중요한 돌파구를 마련할 것으로 기대를 모으고 있다. 연구팀이 개발한 하이드로겔은 스프레이 형태로 제작되어 상처 부위에 쉽게 적용할 수 있다. 이 하이드로겔은 불규칙한 표면에 안정적으로 안착할 수 있고, 상처 부위에 습윤환경을 유지하며 항균 펩타이드를 함유하고 있어 자연 치유 과정을 촉진한다. 하이드로겔에 함유된 mRNA 광학 나노센서는 각 단계의 상처의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 하며, 이를 이용해 상처 부위의 염증 및 감염 상태를 정확히 파악하여 가장 적절한 치료를 적시에 제공할 수 있게 한다.

이번 연구에서 장우영 교수팀은 당뇨병 동물 모델을 통해 하이드로겔의 효과를 검증했다. 연구 결과, 하이드로겔을 적용한 상처는 치유 속도가 기존 방법에 비해 빨라졌으며, 감염을 효과적으로 억제하는 것으로 나타났다. 하이드로겔을 사용한 실험군의 상처 면적은 7일 후 약 50% 감소했으며, 10일 후에는 80% 가량 감소했다. 반면, 기존 치료법을 사용한 대조군은 10일 후에도 상처 면적이 약 70% 감소하는 데 그쳤다. 이를 통해 하이드로겔의 당뇨병성 상처 치유 촉진 효과를 뚜렷하게 확인할 수 있었다.

장우영 교수는 “이번 연구는 당뇨병성 상처 관리에 있어 큰 진전을 의미한다”며 “실시간 모니터링과 치유 촉진을 동시에 가능하게 하는 이 기술이 실제 임상에서도 큰 도움이 될 것”이라고 기대를 표했다. 이어 “더 나아가 당뇨병성 상처 환자들의 삶의 질을 크게 향상시키고, 다양한 상처 치료에 있어도 폭넓게 활용될 수 있도록 추가 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.

한편, 이 연구 ‘Sprayable hydrogel with optical mRNA nanosensors for Real-Time monitoring and healing of diabetic wounds’는 고려대학교 정다운 박사(현 한국생명공학연구원)와 KIST 장세윤 박사과정생이 공동 제 1저자로, 고려대학교 안암병원 장우영 교수, 고려대학교 황장선 박사와 KIST 류진 박사가 교신저자로 참여하였고 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재되어 큰 주목을 받고 있다.