한국보건산업진흥원(원장직무대행 김초일)은 포항공과대학교 기계공학과 (김준원 교수(사진), 임종경 연구원) 연구팀이 “실제 혈관의 형상과 기계적인 특성을 실질적으로 구현한 3D 혈관 복제품과 이를 탑재한 기능성 혈관모델 시뮬레이터(ADAM simulator)를 세계 최초로 개발했다”고 밝혔다.

최근 건강검진의 보편화로 혈관 질환의 조기 발견이 증가하고 있다. 특히, 뇌 속의 시한폭탄이라 불리는 뇌동맥류는 파열하기 전에 발견하면 치료가 쉬워 이에 대한 정확하고 빠른 대처가 중요하다.

뇌동맥류의 치료로 혈관내 중재술*을 하는데 이 시술법은 의사의 시술 경험이 성공률을 높이는데 가장 중요하다. 그러나 전공의들의 시술은 실제 환자가 생겼을 때에만 가능하므로 다양한 시술 경험을 하기는 어렵다.

* 혈관내 중재술(Endovascular intervention) : 질환이 있는 이상 혈관 부분에 머리를 열지 않고, 미세도관을 통하여 접근한 후 코일(coil), 스텐트(stent) 등을 활용하여 혈관을 막거나 뚫어주는 치료 방법

혈관은 외막, 중막, 내막의 총 3개의 막으로 구성되어 있다. 이 중에서 내막은 윤활성을 갖는 매끄러운 표면으로 미세도관이 혈관 내부를 원활하게 이동할 수 있도록 한다. 미세도관을 활용한 혈관내 중재술은 내막의 역할 덕분에 가능하다.

혈관내 중재술을 현장감 있게 시뮬레이션하기 위해서는 혈관 내막 특성을 정확히 모방해야 하나, 기존 3D 혈관 복제품들은 내막 역할을 구현하지 못했다. 탄성중합체* 내면에 얇은 하이드로겔** 코팅이 어려워 중막 역할의 탄성중합체만 만들어냈다.

* 탄성중합체(Elastomer) : 상온 부근에서 고무 탄성을 나타내는 고분자 물질

** 하이드로겔(Hydrogel) : 수용성 고분자가 물리적 혹은 화학적인 결합으로 3D 가교를 형성하고 있는 망상 구조

본 연구팀은 혈관 내막 역할의 하이드로겔 막 코팅 기술 개발로 혈관내 중재술의 현실적인 시뮬레이션이 가능한 3D 혈관 복제품을 제작하는 데 성공했다.

이번에 개발한 3D 혈관 복제품이 탑재된 혈관모델 시뮬레이터(ADAM simulator)는 다양한 뇌혈관 질환 시술을 가상으로 수행할 수 있다. 기존과 달리 전공의들은 실제 환자의 시술 환경과 매우 유사한 상황에서 뇌혈관 질환 시술 실습을 해볼 수 있게 됐다.

이로 인해 실제 임상현장에서의 시술 성공률을 향상시켜 소중한 생명을 구하고 시술로 인한 환자의 부담과 부작용을 줄이는데 지대한 역할을 할 것으로 기대된다.

김준원 교수는 “이번 연구는 기존에 구현할 수 없었던 실제 혈관 환경을 매우 유사하게 제공할 수 있는 기술을 개발했다는 데 의미가 있다. 또한 3D 혈관 복제품의 기계적 특성의 조절이 가능하여 다양한 혈관 질환에 적용할 수 있다”고 밝혔다.

이번 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 연구중심병원 육성 R&D 사업으로 수행되었으며, 화학 및 재료 분야 최고 수준의 국제학술지인 ‘Advanced Functional Materials‘ 12월 15일자 뒤표지(Back cover) 논문으로 게재됐다.