이원영 기자
최근에는 기술 발달로 신체 조직을 인공적인 것으로 재현하는 움직임이 진행되고 있어 산소 뿐 아니라 항암제 등도 운반 가능한 합성 적혈구와 실물에 필적하는 강도와 내구성을 가진 인공 연골 등이 개발되고 있다. 이런 인공 조직에 대해 중국 연구팀이 새롭게 혈관 주요 기능을 모방하는 내장형 전자혈관을 개발했다고 발표했다.
바이오 전자공학 진보는 심장과 혈관 의학적 문제를 해결할 큰 잠재력을 지니고 있다. 질병 연구와 신부전 치료, 폐색된 혈관 교환 등에 도움을 주기 때문에 인공 혈관 개발이 몇 년 동안 진행되어 왔다. 이런 인공 혈관에 대해 중국 연구팀은 액체 금속, 의료용 고분자를 결합해 체내에 삽입해 혈관 주요 역할을 모방 가능한 전자 혈관을 개발한 것.
새로 개발한 전자 혈관은 생분해성과 유연성을 겸한 금속 폴리머 도체 막으로 이뤄져 있으며 3층 혈관 구조와 통합할 수 있다. 실험실에서 인간 혈관 세포, 혈액과 생체 적합성을 테스트한 결과 전자 혈관은 높은 생체 적합성을 나타냈다고 연구팀은 밝히고 있다.
전자 혈관은 단순히 혈관 역할 뿐 아니라 다양한 전자장치와 함께 혈관 세포에 전자 자극을 주거나 전자 제어에서 약을 혈관 내에 전달하는 등 작업을 수행할 수 있는 회로를 내장했다. 인간 혈관 세포를 이용한 실험에선 전자 혈관을 통해 상처받은 혈관에 전기 자극을 줘서 혈관 내피세포가 증식, 이동하는 게 확인됐다고 한다.
다른 실험에선 전기 펄스를 검으로 세포막에 미세한 구멍을 뚫어 세포 내에 물질을 넣는 전기청공법(electroporation)용 회로가 전자 혈관에 통합됐다. 혈관세포를 이용해 전자 혈관에 의한 전기천공법 성능을 조사한 결과 전기 펄스 전압과 간격을 잘 조절해 세포 내 폴라스미드를 전달할 수 있었다고 한다.
연구팀은 또 전자 혈관을 토끼 생체 내에 포함해 영향을 평가하는 실험도 실시했다. 이 실험은 토끼 경동맥 일부를 전자 혈관으로 대체, 3개월간 감시하는 것으로 토끼 혈류가 전자혈관 포함 후에도 평균 범위에 그쳐 큰 문제도 발생하지 않았다고 한다. 또 전자 혈관을 제거한 뒤 토끼 장기를 조사한 결과 장기에 염증이 일어나지 않는 것도 확인했다.
연구팀은 이번 실험 결과가 유망하다고 보고 장치를 연구하고 장기적인 안전성을 확립하려 하고 인간을 포함할 경우 전자 혈관과 결합하는 전자 장치 소형화가 필요하다고 밝히고 있다. 연구팀은 미래에는 배터리와 제어 시스템을 최소화하고 통합, 모든 부품을 생분해하고 기능 부품을 완전 이식 가능하게 해야 한다고 말했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
정용환 기자
