국내 연구진이 신개념 의료기기 기술을 속속 선보이며 차세대 의료기기 상용화 가능성을 높이고 있다.

23일 업계에 따르면 국내 연구진이 호다중층 약물방출 생분해성 소화기계 스텐트, 병원체가 안 붙고 실내 빛으로 살균할 수 있는 섬유 코팅기술, 근적외선 기반 고정밀 자동 채혈 로봇 등을 잇따라 개발하는데 성공했다.
 
차 의과학대학교 분당차병원 소화기내과 권창일 교수는 최근 한국섬유개발연구원 손준식 박사, 한국과학기술연구원 정윤기 책임연구원, 이주로 연구원, 엠아이텍 김규석 수석연구원팀과 함께 세계 최초로 체내에서 사라지는 다중층 약물방출 생분해성 소화기계 스텐트를 개발했다.

연구팀은 기존 소화기계 스텐트들이 가지고 있는 문제점과 생분해성 스텐트의 한계를 극복하기 위해 필라멘트 중심부에 생분해 기간이 오래 유지되는 물질을 삽입, 생분해 기간을 달리하는 이중층 기술(sheath-core 형태)과 최대 길이로 얇고 강하게 만드는 고도의 기술을 적용해 스텐트의 체내 팽창 유지력을 극대화는데 성공했다.

이를 토대로 2020년 범부처 전주기 의료기기 연구개발사업 중 소화기계 고기능성 스텐트 연구과제에 선정돼 약물방출 생분해성 스텐트 연구를 진행했다.

이번 스텐트에는 한국섬유개발연구원이 개발한 생분해 기간을 완벽히 제어할 수 있는 섬유를 사용해 기존 제품들이 극복하지 못한 장기간의 지속적 약물 방출을 실현했다.

한국과학기술연구원은 스텐트의 생분해기간 동안 필라멘트 안에 체내에서 서서히 방출할 수 있는 약물을 담지해 약물의 미세 검출 및 체외 약동학을 연구해 약물방출 조절기술을 개발했다.

이번 연구에서 개발된 제품은 국산 소화기계 스텐트의 글로벌 수출에 크게 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 올해 안에 식약처 허가를 위한 임상연구를 진행해 양성과 악성 협착에 의한 소화기계 폐색 및 비뇨기계 폐색, 외과 수술 후 협착 예방 등 다양한 분야의 스텐트 치료에 적용된다면 스텐트 패러다임을 완전히 변화시킬 것으로 예상했다.

한국생산기술연구원 바이오메디칼생산기술센터 최동윤 수석연구원은 최근 세종대 정재희 교수와 함께 우수한 방오·항균 기능을 갖춘 섬유 코팅 기술을 개발했다.

연구팀은 빠르고 간단하게 초소수성 나노구조체를 섬유 표면에 형성할 수 있는 증발 유도 자기조립(물질들이 자발적 상호작용을 통해 스스로 조립되는 현상) 공정을 이뤘다.

자기조립형 분자로 구성된 콜로이드를 급속 증발시키면 미소결정 입자인 미셀이 라멜라 형태(얇은 판이 겹겹이 쌓여 층상 구조를 이룬 형태)의 나노구조체로 형성된다.

이때 섬유 표면에 꽃잎 모양 나노구조체가 형성되는데 연구팀은 이 기술을 바탕으로 아세톤과 같이 증발이 빠른 코팅용액에 섬유를 담갔다 꺼내 40∼60도의 낮은 온도에서 경화하면 2시간 이내에 나노구조체가 고밀도로 형성된 섬유를 얻을 수 있음을 확인했다.

개발된 섬유는 박테리아 현탁액을 비롯해 점성이 높은 혈장·타액·혈액에서도 초소수성에 의한 탁월한 방오성을 보이는 것으로 나타났다.

박테리아 현탁액을 기능성 섬유에 분무하면 방오 및 광살균 성능의 시너지 효과로 30분 만에 100% 살균된다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 일상생활 속 가시광 에너지를 이용한 항균·항바이러스 기능성 섬유 제조 기술은 필터·마스크·방호복 등 다양한 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대했다.

한국광기술원은 두원메디텍, 한국마이크로의료로봇연구원과 함께 피부는 투과하고 혈액에는 흡수되는 근적외선의 특성을 이용하는 채혈 로봇을 개발했다.

이 채혈 로봇은 피부는 투과하고 혈액에는 흡수되는 근적외선의 특성을 이용해 혈관을 손쉽게 찾는다.

이후 좌우 앞뒤 등 5축으로 움직이는 고정밀 로봇이 채혈침(바늘)을 이용, 피를 뽑아내고 전용 튜브에 정량을 담게 된다.

바늘이 혈관 속으로 제대로 들어갔는지 압력 센서가 작용해 확인할 수 있다.

기존 채혈 로봇은 혈관과 채혈 바늘의 깊이 등을 확인하기 위해 근적외선과 함께 고가의 초음파 장비를 활용했지만, 이번 로봇에는 초음파 장비 없이도 모든 시술이 가능하다.

이 로봇은 공인 인증기관의 성능 검사를 마쳤으며 전용 진공 채혈관 개발과 함께 상용화를 위한 보완작업이 진행 중이라고 광기술원은 설명했다.

애초 이 로봇은 코로나19에 대응해 비대면 채혈작업을 위해 개발에 착수했는데 일선 의료 현장에서 상용화하기까지는 넘어야 할 과제도 적지 않다.

로봇이 채혈하는 과정에서 간호사 등 보조 인력이 채혈 여부를 최종 지시·조작해야 하는 등 인력 감축의 효과는 사실상 없다는 지적도 나온다.

연구팀은 근적외선 정맥 영상 가이딩 기술을 이용한 고정밀 자동 채혈 로봇 개발로 정맥 천자 시 발생하는 보조 의료사고 및 채혈 실패 등의 문제 해결에 도움을 줌으로써 환자의 고통과 간호사의 의료업무 과중을 줄일 수 있을 것으로 내다봤다.