신개념 의료기기 개발에 산업계와 대학, 연구소들이 힘을 모으고 있다.

이들은 서로 협력해 기존에 없던 새로운 기술을 개발, 상용화가 기대되고 있다.

◆ 신개념 의료기기, 차세대 기술로 승부

포항공대 화학공학과·융합대학원 차형준 교수팀은 최근 대구경북첨단의료산업진흥재단 신화희 선임연구원, 부경대 스마트헬스케어학부 송강일 교수와 함께 홍합에서 유래한 접착 단백질을 사용해 '맞춤형 수중 생체 접착 패치'를 개발했다.

최근 체내 기관에서 발생한 구멍과 상처를 봉합하기 위한 접착제 연구가 활발하게 진행되고 있다.

의료용 생체접착제는 체내 수중환경에서도 강력한 접착력을 유지하면서도 생분해 시간을 조절할 수 있어야 한다.

연구팀은 세계 최초로 홍합에서 유래한 접착 단백질을 사용해 의료용 접착제를 개발한 뒤 연구를 확장해 왔다.

연구팀은 이번 연구에서 홍합 접착 단백질과 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산을 결합해 맞춤형 접착패치를 제작했다.

이 패치는 건조한 상태에서는 접착력이 없지만 몸속처럼 습도가 높은 환경에서는 강력한 접착력을 지닌다.

폴리아크릴산과 폴리메타크릴산 비율을 조절하면 생분해 시간과 기계적 경도 등 특성을 자유롭게 조절할 수도 있다.

신체 기관별 구조와 생물학적 환경을 고려한 맞춤형 접착제 시스템도 도입할 수 있다.

연구팀은 동물모델을 이용한 치료와 이식에 맞춤형 접착 패치를 적용한 결과 심장이나 방광 등 운동량이 많은 장기에서도 높은 접착력을 유지한다는 결과를 얻었다.

근육 재생용 전자소자 이식 실험에서 생분해 시간과 유연성을 자유롭게 조절하는 데도 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀은 최근 전남대 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수팀과 함께 하이드록시아파타이트(HAp)의 고유한 골 형성 능력을 활용, 압력을 가했을 때 전기적 신호가 발생하는 압전(壓電) 생체 모방 지지체를 개발했다.

하이드록시아파타이트는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘으로, 생체 친화적 특징이 있다. 충치를 예방해 치약에도 쓰이는 미네랄 물질이다.

앞선 압전 지지체 연구들은 압전성이 뼈 재생을 촉진하고 골 융합을 향상하는 효과를 다양한 고분자 기반 소재에서 확인했지만, 최적의 골조직 재생에 필요한 복잡한 세포 환경을 모사하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 하이드록시아파타이트 고유의 골 형성 능력을 활용해 생체의 골조직 환경을 모방하는 소재를 개발해 새로운 방법을 제시했다.

연구팀은 하이드록시아파타이트를 고분자 필름과 융합하는 제조 공정을 개발했다.

이 공정으로 제작한 유연하고 독립적인 지지체는 실험 쥐를 대상으로 한 체외 및 체내 실험에서 뼈 재생을 가속하는 잠재력을 입증했다.

연구팀은 이 지지체의 골 재생 효과 원인도 밝혀냈다.

◆ 산·학·연 협력으로 신소재 개발

시지바이오는 최근 부경대학교 해양바이오닉스융합기술센터, 한국해양과학기술원(KIOST)과 업무협약을 체결하고 수산부산물을 활용한 의료용 원료 및 제품 개발에 돌입했다.

수산부산물이란 수산물의 포획·채취·양식·가공 등의 과정에서 기본 생산물 외에 부수적으로 발생하는 뼈, 지느러미, 내장, 껍질 등을 말한다.

특히 생물로부터 얻어지는 천연자원이면서도 동시에 지속적으로 공급 가능한 재료의 원료 중 하나로 알려져 있다.

하지만 법적 규제로 인해 버려지는 경우가 많아 업계 및 학계에서는 이를 활용할 수 있는 방안을 지속적으로 모색해 왔다.

이 협약에 따라 부경대학교와 한국해양과학기술원은 수산부산물을 의료용 원료 및 제품에 활용할 수 있는 기초·응용기술 개발과 실험실 및 연구 인프라를 제공하며 시지바이오는 협력해 개발된 기술을 바탕으로 제품의 생산부터 상업화 과정 전반을 담당한다.

세 기관은 해양수산 자원을 활용하여 기존 소재 대비 조직 재생 및 상처 치유 촉진 능력이 우수하고 안전성이 강화된 의료용 원료 및 제품을 개발해 바이오 메디칼 분야의 새 패러다임을 열어갈 예정이다.

이렇게 개발된 의료용 원료는 다양한 치료재료에 널리 적용 가능하기 때문에 활용 가치는 무궁 무진할 것으로 전망된다.

특히 산학연 간 협력을 진행함으로써 기업은 대학과 연구기관의 역량을 활용해 혁신적인 기술과 제품 및 새로운 비즈니스 모델을 개발할 수 있으며 대학과 연구기관은 해당 분야에서 전문적인 지식과 기술을 쌓아나갈 수 있는 장점이 있다.

나아가 혁신 기술과 제품의 개발은 경제 성장을 촉진하고, 산업 부분에서 경쟁력을 강화하는 등 지역 및 국가 경제에도 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

◆ 병원-기업 파트너십, 기술 혁신 기대

명지병원은 최근 미국에 본사를 둔 양자센싱 기술 기반의 분자진단기기 제조 기업 GENESIS QUANTUM INC(이하 GQI)와 업무협약을 체결하고 암 조기진단 및 항암 치료 모니터링을 위한 체외진단의료기기 개발에 나선다.

이 협약에 따라 명지병원은 암 검출 평가를 위한 정상인·암환자의 검체 제공 및 검체 연구 활용을 위한 환자 동의 노력은 물론, 상호협력을 통해 개발한 암 분자 진단기기와 기술에 대한 의료분야 실증적 평가 시행 및 결과 공유를 맡는다.

GQI는 명지병원에서 제공한 시료에서 암을 분리 검출할 수 있는 자체 검출 시스템과 기술 지원 등 테스트 환경을 공유하고, 테스트 결과 및 평가 데이터를 통한 진단 장비 고도화를 이어가기로 했다.

이와 함께 양 기관은 임상연구 결과 및 지적재산권을 공동 소유하고, 관련 연구에서 얻은 모든 데이터를 활용할 권리를 갖기로 합의했다.

이번 기술개발에 활용되는 양자센싱 기술은 기존 광센서 기반 진단 기술에 비해 수백만~천만배 이상 높은 민감도로 정밀 감지가 가능하기 때문에 정확한 검사 결과 도출로 판정 오류를 크게 줄일 수 있다.

또 GQI의 핵심기술인 비증폭 목표유전자 검출을 도입함으로써 유전자증폭법을 활용하는 기존 분자진단기기들보다 소요 비용을 절감하고, 40분 이상 소요되는 암 분자 검출 시간을 5분 내외로 크게 단축 시켜 암 조기진단을 강화하는데 크게 기여할 것으로 전망된다.

삼성메디슨은 차의과학대학교 분당차병원과 국내 진단의학 발전을 도모하기 위한 업무 협약을 체결했다.

이번 협약에 따라 양 측은 의료기기의 △진단 효율성 평가 △정확성 향상 평가 △의료용 진단기능 개발 △영상 성능 개선 △사용 편의성 개선 등에 대해 상호 의견을 교환하고 업무개발을 도모한다.

삼성메디슨에서 의료장비의 신규 진단 기능을 개발하고 분당차병원 의료진들의 자문과 평가를 받으며 기술을 발전시킬 계획이다.

또 양사가 갖춘 전문성 및 인프라를 기반으로 이번 협약이 실질적인 진단 분야 신기술 개발로 이어져 의료기기 산업의 육성과 발전에 기여할 수 있도록 함께 노력해 갈 예정이다.