고려대·카이스트 연구진, 상처 모니터링·치료하는 ‘스프레이형 하이드로겔’ 개발

장우영 교수팀·류진 박사팀 공동 연구…당뇨병성 상처 관리 효과 기대

▲(왼쪽부터) 장우영 고려대 안암병원 정형외과 교수, 정다운 고려대 박사(현 한국생명공학연구원), 장세윤 KIST 박사과정생, 류진 KIST 박사, 황장선 고려대 박사 (사진제공=고려대 안암병원)

지속적인 관리가 필요한 당뇨병 환자의 상처 치료에 활용할 수 있는 ‘스프레이형 하이드로겔’이 개발됐다.

고려대학교 안암병원은 장우영 정형외과 교수 연구팀과 한국과학기술연구원(KIST) 류진 박사팀이 공동연구를 통해 모니터링과 치유 촉진을 동시에 이룰 수 있는 기술을 발표했다고 12일 밝혔다.

이번 연구는 고려대학교 정다운 박사(현 한국생명공학연구원)와 KIST 장세윤 박사과정생이 공동 제 1저자로 참여했다. 장 교수와 류 박사, 황장선 고려대학교 박사가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다.

상처는 염증기, 증식기, 표피기, 리모델링기의 단계를 거쳐 치유되는데, 당뇨병 환자의 상처는 치유속도가 느리고 감염 위험이 높아 관리가 까다롭다.

장 교수는 선행연구에서 각 단계에 대표되는 세포와 이를 특정 지을 수 있는 mRNA 표지자를 선별해 실시간으로 상처치유과정을 모니터링하고 객관적으로 평가할 수 있는 진단법을 개발한 바 있다. 연구팀은 이 진단방법을 스프레이형 하이드로겔에 적용해 실제 임상에서 활용 가능한 형태로 실현했다.

이번 연구성과는 당뇨병성 상처를 실시간으로 모니터링하고 치유를 촉진하는 데 있어 중요한 돌파구를 마련할 것으로 기대를 모으고 있다. 연구팀이 개발한 하이드로겔은 스프레이 형태로 제작돼 상처 부위에 쉽게 적용할 수 있다. 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 상처 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 기능한다. 이를 이용해 의료진은 상처 부위의 염증 및 감염 상태를 정확히 파악해 가장 적절한 치료를 적시에 제공할 수 있다.

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.

장 교수는 “이번 연구는 당뇨병성 상처 관리에서 큰 진전을 의미한다”라며 “실시간 모니터링과 치유 촉진을 동시에 가능하게 하는 이 기술이 실제 임상에서도 큰 도움이 될 것”이라고 말했다. 이어 “당뇨병성 상처 환자들의 삶의 질을 크게 향상하고, 다양한 상처 치료에 있어도 폭넓게 활용될 수 있도록 추가 연구를 진행할 계획”이라고 덧붙였다.