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

23일 업계에 따르면 국내 연구진이 전기방사 섬유 위에 금속과 금속산화물 기반 나노구조체 전사 기술, 뇌활동 시각화 기술, 방사선 치료 필요성 예측 모델 등을 잇따라 개발하는데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 박인규 교수는 최근 한국기계연구원 정준호 박사와 함께 전기방사 섬유 위에 금속과 금속산화물 기반 나노구조체를 전사하는 기술을 개발했다.

연구팀은 우선 전기방사 공정을 통해 1∼3㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 굵기 섬유 가닥 모양의 열가소성 고분자를 개발했다.

여기에 압력과 열을 가해 표면을 개질, 접착제 없이 금속(금속산화물) 기반 나노구조체를 전사하는 데 성공했다.

섬유 표면 전체가 아닌 수 ㎛ 굵기 섬유 가닥에 직접 금속을 증착해 낸 것은 이번이 처음이다.

금속을 섬유 전체에 고르게 코팅할 수 있고, 변형 우려도 없다고 연구팀은 설명했다.

개발한 섬유에 은 나노 구조체를 부착, 땀 속에 포함된 미세한 포도당 수치를 측정해 저혈당 등을 진단할 수 있는 센서도 개발했다.

금·은·알루미늄·니켈 등 금속부터 이산화타이타늄·이산화규소 등 금속산화물까지 다양한 재료의 나노구조체 전사가 가능하다.

연구팀은 기존 전기방사 섬유 상 나노구조체 전사 공정의 낮은 범용성, 대량생산 한계 등 문제를 해결해 웨어러블 의료기기 등에 적용할 수 있을 것이라고 기대했다.

울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 최영빈 교수팀은 최근 미국 UC 샌디에이고(UC San Diego), 오리건 보건과학대학(Oregon Health and Science University), MGH 연구팀과 함께 뇌 표면 뉴런 활동을 실시간으로 시각화하는 '뇌피질뇌파 마이크로디스플레이(iEEG-microdisplay)' 기술을 만들었다.

병변이 일어난 특정 뇌 영역을 수술로 제거할 때는 기능적 경계를 명확히 파악하는 것이 중요하다.

연구팀이 개발한 기술은 뇌 수술 중 병리학적 활동을 실시간으로 확인해 병변 조직을 정확히 제거하고 뇌 조직을 보호할 수 있는 점이 특징이다.

뇌 조직을 전기생리학적으로 구분하고 시각화해 경계선을 명확히 파악하는 데 도움을 주는 것이다.

수천 채널의 뇌피질뇌파 전극(micro-ECoG)과 수천 픽셀의 유연성 마이크로 LED를 결합해 만든 마이크로디스플레이는 실시간으로 뇌 활동을 시각화해 신경외과 의사의 수술을 지원하게 된다.

연구팀은 돼지와 쥐를 대상으로 한 실험을 통해 기술의 실효성을 입증했다고 설명했다.

연구팀은 이번 기술 개발로 뇌 수술 중 뇌 표면의 전기생리학적 활동을 실시간으로 시각화할 수 있어 절개해야 할 뇌 조직과 보존해야 할 중요한 뇌 영역을 보다 정확하게 파악할 수 있는 가능성을 열었기에 임상에 적용되면 환자의 뇌 수술 결과를 크게 개선할 수 있을 것이라고 내다봤다.
 
분당서울대병원 산부인과 김기동 교수는 최근 경희대학교병원 산부인과 황우연 교수와 함께 초기 자궁경부암 환자에서 방사선 치료의 필요성을 평가하는 예측 모델을 세계 최초로 개발했다.

연구팀은 수술 전에 방사선 치료 여부를 예측할 수 있는 모델을 도출하기 위한 후향적 연구를 실시했다.

이번 연구에서는 대한부인종양연구회를 통해 수집된 2000~2008년 자궁경부암으로 '변형 근치자궁절제술'과 '근치적 자궁적출술'을 받은 20세~45세 환자 886명의 데이터를 사용했다.

데이터에는 연령, 병력, 종양의 크기, 종양의 유형 등 다양한 수술 전 변수가 포함된다.

종양의 크기가 크거나 주변 조직으로의 침범 등 고위험 요소가 감지되면 방사선 치료 위험을 양성으로 정의했다.

반대로 이러한 특성이 없으면 음성으로 정의했다. 이후 이를 기반으로 기계학습 분석을 통해 종양의 크기와 연령을 기준으로 4개의 하위 그룹으로 계층화 시켜 비교 분석했다.

이들을 분석한 결과 종양 크기가 2.45cm 이하인 환자는 13.4%, 종양 크기가 2.45cm 초과 3.85cm 이하인 환자는 43.3%의 방사선 치료 위험도(양성)를 나타냈다.

종양 크기가 3.85cm 초과하고 연령이 39.5세 이하인 환자는 84.4%, 종양의 크기가 3.85cm 초과하고 39.5세 초과인 환자는 88.5%의 위험도를 나타냈다.

연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 폐경 전 자궁경부암 환자에서 수술 전 예측된 위험도에 따라 난소전위술 여부를 결정할 수 있게 돼 임상에 적용함으로써 환자가 중심이 되는 치료를 시행하고 이를 통해 부인과 종양학의 치료 표준을 향상시키는 계기가 될 것으로 기대했다.