다기능성 천연 고분자 코팅된 혈관 카테터의 혈관 내 성능 작동 원리(전북대 유승화 교수 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 방사선 조사와 딥코팅 기술의 장점을 융합한 고성능·다기능성 첨단 의료기기용 코팅기술을 개발했다.

3일 한국연구재단에 따르면 △전북대 유승화 교수 △한국생산기술연구원 최동윤 수석연구원 △경북대 이동윤 교수 공동연구팀이 키토산 유도체(O-CMC) 단일소재 코팅층을 형성해 항균, 항혈전, 저마찰 등의 기능을 갖는 심혈관 의료기기 코팅기술을 개발했다.

기존의 카테터 다기능화 기술은 고분자로 구성된 카테터 표면에 혈관벽 손상 방지를 위해 친수성 코팅으로 저마찰성을 부여한다.

동시에 항균 및 항혈전성 도입을 위해 항생제, 은 이온 및 헤파린과 같은 제재들을 코팅층에 복합화하는 방식을 사용했다.하지만 코팅층으로 부터 용출되는 첨가제들에 의해 항균 및 항혈전성 성능이 서서히 감소해 장기간 사용이 어렵다.

게다가 합성 제조된 친수성 코팅제의 체내 박리에 의한 합병증 유발, 항생제 내성 등의 부작용이 발생할 수 있다.

특히, 기존의 코팅법은 고분자 표면에 코팅층을 강하게 결합시키기 위해 인체에 잠재적 위협이 되는 독성, 휘발성 유기용매를 활용한다는 단점이 있다.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 융합해 고성능·다기능성 혈관 내 카테터를 제조했다.

또, 연구팀은 O-CMC 코팅층의 다기능성을 극대화하기 위해 코팅층을 다공성 스펀지 형상의 구조로 디자인해 초친수성 표면을 제조했다.

이 구조는 혈관 내 미생물과 혈소판의 쌓임을 방지하는 부착억제(anti-adhesion)효과를 보였다.

연구팀은 O-CMC가 내재적으로 갖는 저마찰, 항균, 항혈전 특성과 함께 초친수성 표면의 부착억제 효과가 시너지를 일으킨 고성능의 다기능성 코팅층을 완성했다.

제안된 코팅 기술이 적용된 혈관 카테터의 다기능 성능 시너지 효과(전북대 유승화 교수 제공)© 뉴스1

나아가 이같은 코팅방식을 실제 카테터에 적용해 인공 모사혈관 추적력 평가를 수행했다.

그 결과 적은 힘으로 쉽게 모사혈관을 통과해 우수한 저마찰 특성을 검증함으로써 현재 시술에 사용되는 카테터로의 적용가능성을 확인했다.

연구팀 관계자는 “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 실마리가 될 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구 성과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 1월7일 온라인판에 게재됐다.


km5030@news1.kr