생기원, 기존 금속 스텐트 한계 극복했다…SH-BVS 개발

고분자 복합 구조 설계·3D 프린팅 맞춤 제작

무선 압력센서 통합한 차세대 혈관 스캐폴드

실시간 혈관 모니터링 가능, 전남대와 공동연구

[대전=뉴시스] 3D 프린터를 이용한 SH-BVS 제작 및 혈관 내 실시간 모니터링을 위한 LC 무선 압력센서와의 통합 기술 개요도.(사진=생기원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 고분자 복합구조를 활용한 새로운 스텐트(Stent) 기술을 국내연구진이 확보해 심혈관질환 치료에 힘을 보태게 됐다.

한국생산기술연구원(이하 생기원)은 에너지나노그룹 김동수 박사팀이 전남대 심혈관 RLRC센터 이동원 교수팀과 함께 3D 프린팅 기술을 활용해 강도와 유연성을 높이고 실시간 혈압측정이 가능한 '스마트 하이브리드 혈관 스캐폴드(SH-BVS)'를 개발했다고 18일 밝혔다.

심혈관질환 치료에서는 혈관을 넓히기 위해 주로 금속 스텐트(Stent)를 사용하고 있으나 체내에 영구적으로 남아 염증반응이나 혈전형성 등 부작용을 유발할 위험이 있다.

반면 체내에서 자연분해되는 생체 흡수성 혈관 스캐폴드(BVS)는 혈관을 안정적으로 지지하기에는 강도가 약하고 혈관의 수축·이완을 도울 유연성이 부족해 성능향상 연구가 진행 중이다.

이번에 공동연구팀은 3D 프린팅으로 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤(PCL)과 폴리락틱애씨드(PLA)를 결합해 복합 구조체를 구현해 기존 기술의 한계를 극복했다.

PCL은 녹는점이 낮아 체온에서도 유연한 특성을 유지하고 높은 탄성률을 가져 변형 후에도 원래 형태로 복원되는 특성이 있으며 PLA는 높은 인장강도와 경도를 지녀 혈관확장 시 안정적인 기계적 지지를 제공해 구조적으로 견고하다.

연구팀이 개발한 SH-BVS는 3D 프린팅으로 맞춤 제작돼 환자별 혈관구조에 최적화된 지지력을 제공하며 체내 생체조직에 의해 서서히 분해돼 부작용을 줄인다.

실험 결과 SH-BVS는 기존 단일재료 기반의 스캐폴드보다 굽힘 성능과 혈관 확장을 위한 반경 방사 강도가 향상되는 것으로 나타났으며 단일 소재 PLA 스캐폴드는 60° 굽힘에서 파손된 반면 SH-BVS는 180°까지 굽힌 후에도 거의 완벽하게 복원됐다.

또 연구팀은 SH-BVS에 전력 공급없이 혈관 내 압력 변화감지가 가능한 LC형 압력센서를 통합설계해 실시간 모니터링이 가능토록 했다.

LC형 압력센서는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성된 공진회로를 이용해 압력변화를 감지하며 외부 리더기로 데이터를 전송, 혈관 협착 및 재협착 여부를 조기에 파악할 수 있다.

이어 연구팀은 SH-BVS를 실제 혈류와 유사한 조건에서 삽입한 테스트를 진행해 내장된 센서가 혈관 내에서 구조적 안정성과 압력 감지기능을 지속적으로 유지하는 것을 확인했다.

한국연구재단의 지원을 받아 수행한 이번 연구는 지난달 센서 및 액츄에이터 분야 세계적 학술지 'Sensors and Actuators B: Chemical(IF=8.0, JCR 상위 0.7%)'에 게재됐다.(논문명 : Enhancing flexibility of smart bioresorbable vascular scaffolds through 3D printing using polycaprolactone and polylactic acid)

생기원 김동수 박사는 "SH-BVS 기술로 BVS가 단순한 물리적 지지장치가 아니라 실시간 건강 모니터링이 가능한 스마트 의료기기로 발전할 것"이라고 진단했고 전남대 이동원 교수는 "3D 프린팅기술을 통해 환자의 혈관 특성에 최적화된 BVS 제작이 가능하며 유연성과 지지력을 동시에 확보해 치료효과를 극대화할 수 있을 것으로 본다"고 밝혔다.


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