침습형 첨단 의료기기, 만능 재주꾼 물 옷을 입다
수계 기반 친환경적 공정으로 고성능․다기능성 코팅기술 확보
실제 카테터 적용가능성 확인
□ 국내 연구진을 통해 방사선 조사와 딥코팅 기술의 장점을 융합한 고성능․다기능성의 첨단 의료기기용 코팅기술이 소개됐다.
※ 방사선 조사 기술 : 높은 에너지 빛 또는 입자를 물체에 쬐어 활성화하는 기술
※ 딥코팅 기술 : 물체를 코팅 용액에 침지한 후 끌어올려 표면에 코팅제를 도포하는 기술
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 유승화 교수(전북대학교), 최동윤 수석연구원(한국생산기술연구원)과 이동윤 교수(경북대학교) 공동연구팀이 생분해성 천연고분자인 키토산 유도체(O-CMC) 단일소재 코팅층을 형성하여 고성능․다기능성(항균, 항혈전, 저마찰 등) 표면을 갖는 심혈관 의료기기 코팅 기술을 개발했다고 밝혔다.
※ 키토산 유도체(O-carboxymethylchitosan, O-CMC) : 분자구조를 변형시킨 키토산
□ 기존의 카테터 다기능화 기술은 고분자로 구성된 카테터 표면에 혈관벽 손상 방지를 위해 친수성 코팅으로 저마찰성을 부여하며, 동시에 항균 및 항혈전성 도입을 위해 항생제, 은 이온 및 헤파린과 같은 제재들을 코팅층에 복합화 함으로써 실현하고 있다.
○ 하지만, 코팅층으로 부터 용출되는 첨가제들에 의해 항균 및 항혈전성 성능이 서서히 감소하여 장기간 사용이 어렵고, 합성 제조된 친수성 코팅제의 체내 박리에 의한 합병증 유발, 항생제 내성 등의 부작용이 발생할 수 있다.
○ 또한, 기존의 코팅법은 고분자 표면에 코팅층을 강하게 결합시키기 위해 인체에 잠재적 위협이 되는 독성, 휘발성 유기용매를 활용한다.
□ 이에 연구팀은 물 기반 친환경적 제조공정 하에 O-CMC 코팅층 및 의료기기 표면에 강한 결합을 유도하는 전자빔 그래프트 중합법과 체내 분해 특성을 갖는 O-CMC의 딥코팅법을 융합하여 고성능․다기능성 혈관 내 카테터를 제조하였다.
※ 전자빔 그래프트 중합법 : 고분자에 전자빔 조사로 생성된 활성 라디칼로 측쇄 고분자를 중합하는 방법
○ 특히, O-CMC 코팅층의 다기능성을 극대화하기 위해 코팅층을 다공성 스펀지 형상의 구조로 디자인하여 초친수성 표면을 제조하였으며, 이 구조는 혈관 내 미생물과 혈소판의 쌓임을 방지하는 부착억제(anti-adhesion)효과를 보였다.
○ O-CMC가 내재적으로 갖는 저마찰, 항균, 항혈전 특성과 함께 초친수성 표면의 부착억제 효과가 시너지를 일으킨 고성능의 다기능성 코팅층을 완성했다.
□ 나아가, 연구팀이 개발한 코팅방식을 실제 카테터에 적용하여 인공 모사혈관 추적력 평가를 수행한 결과, 적은 힘으로 쉽게 모사혈관을 통과하여 우수한 저마찰 특성을 검증함으로써 현재 시술에 사용되는 카테터로의 적용가능성을 확인하였다.
□ 연구팀은 전자빔 그래프트 중합법을 딥코팅법과 함께 활용하면 카테터 뿐만 아니라 혈관 필터, 혈관 이식편, 페이스 메이커, 소프트 로봇 등과 같은 다양한 의료기기들에 적용 할 수 있는 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대된다고 전했다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 생애 첫 연구, 기본연구, 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 1월 7일 게재(온라인)되었다.
