절단된 신경 ‘신경봉합 패치’로 1분 만에 치료한다
바느질 없이 신경봉합술 가능한 피부 모사 접착패치 개발

박종웅 교수팀 연구 결과 'Advanced Materials' 게재

▲ 박종웅 의과대학 교수

뜻하지 않은 사고로 인체 일부가 절단됐을 때 봉합사를 이용한 바느질로 꿰맬 필요 없이, 절단된 신경을 1분 내로 연결할 수 있는 신경 봉합 패치가 개발됐다.

의과대학 박종웅 교수는 성균관대 손동희 전자전기공학부 교수, 신미경 글로벌바이오메디컬공학과 교수와의 공동 연구로 실제 피부 구조를 모사해 강력한 조직 접착력을 보유한 패치형 신경 봉합용 신소재를 개발했다.

이번 연구 결과는 ‘Advanced Materials(어드밴스드 머티리얼즈, IF=29.4)’에 2024년 1월 온라인 게재됐다.  

- 논문명 : Sticky and Strain-Gradient Artificial Epineurium for Sutureless Nerve Repair in Rodents and Nonhuman Primates

- 논문 URL : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202307810

개발된 신경봉합 패치는 신경 절단 시 기존의 수술 방법인 미세수술을 이용한 신경봉합 대신 밴드처럼 신경 파열 부위를 감싸는 방식이다. 미세수술 전문의가 아니라도 쉽고, 빠르게 신경봉합을 마침으로써 신경 손상 수술의 성공률을 크게 높일 것으로 기대된다.

공동 연구팀은 여러 층으로 이루어진 피부 구조에서 영감을 얻어, 외부는 질기지만 내부로 갈수록 부드러운 조직으로 구성된 신경 봉합용 신소재 패치를 개발했다. 패치의 주요 소재로는 외력을 분산시킬 수 있는 자가 치유 고분자*와 우수한 조직 접착력을 지닌 하이드로젤을 사용했다. 또한, 자가 치유 고분자의 물성을 조절해 탄성 고분자와 점탄성 고분자, 접착 하이드로젤을 단계적으로 배치, 점탄성 고분자가 응력을 흡수하고 탄성 고분자가 복원력을 부여하는 방식으로 강한 접착력을 구현했다.
* 자가 치유 고분자: 물리적 손상을 입은 고분자가 스스로 결함을 감지해 구조를 복구하는 지능형 재료

개발된 신경봉합 패치는 파열된 신경 부위를 고도로 숙련된 미세수술 전문의가 미세수술 현미경 하에서 머리카락의 1/10가량의 미세 봉합사로 한땀 한땀 꿰매는 기존의 수술 방법을 대치할 수 있는 획기적인 수술 방법으로서, 파열된 신경의 양끝단을 모은 후 밴드처럼 간단히 감아주는 방법으로 신경봉합을 쉽고, 빠르게 완료한다.

연구팀은 쥐 좌골신경 파열 실험 모델을 통해 미세수술 전문의가 봉합사를 이용한 신경 봉합 시 10분 이상의 시간이 걸리는 신경봉합 과정을 신경봉합 패치를 이용하면 의사가 아닌 비전문가도 1분이면 신경 봉합이 가능함을 입증해 냈다.

특히 영장류 모델을 이용한 검증에서 손목의 정중 신경을 절단 후 패치를 이용해 성공적으로 신경을 봉합했고, 1년의 추적관찰을 통하여 엄지손가락의 움직임이 정상에 가까운 수준으로 회복되었음을 확인했다. 더불어 해당 패치에 신경 재생을 촉진하는 단백질 분자를 추가하면 기존 바느질 봉합술보다 조직 재생을 빠르게 유도할 수 있음을 설치류 모델에서 검증했다.

<연구 논문 그림>