바이오인

핵심내용

수술용 실 대체 가능한 홍합 유래 순간조직접착제 개발
-  염증 없이 빠른 치유, 상용화 성공 시 약 15조원 규모의 세계시장 열려 -

 이제는 수술 후에도 염증이나 흉터 걱정을 덜 수 있게 됐다.

  해양수산부(장관 유기준)는 홍합이 바다 속 바위 등에 부착할 때 사용하는 접착 단백질을 활용하여 수술용 실을 대체할 수 있는 홍합유래 순간조직접착제를 개발했다고 밝혔다.

  기존에 사용하던 수술용 실은 몸속에서 이물질로 작용하여 염증이나 흉터를 남길 수 있을 뿐 아니라 약한 조직에는 사용하기 어려운 문제 등이 있었다. 그동안 의료 접착제에 대한 많은 연구가 진행되어 왔지만 기존의 수술용 실을 대체하기에는 어려움이 있었다.

  그러나 해양수산부가 지원하는 해양바이오산업신소재연구단(연구단장 차형준)이 이번에 개발한 순간조직접착제는 수술용 실을 완전히 대체할 수 있을 것으로 보인다. 이는 홍합이 바다의 젖은 바위에 부착할 때 사용하는 홍합접착단백질에 청색파장의 빛을 쪼여 접착력과 유연성을 강화하는 방식으로, 곤충의 관절에서 발견되는 안정적이고 유연한 결합물질(dityrosine)에서 착안한 것이다.

  이번에 개발된 홍합접착제는 기존 소재가 가졌던 한계인 충격, 인체에 대한 독성, 접착력의 문제를 모두 해결한 것으로 인체에서 염증반응을 일으키지 않으며 보다 빠르게 흉터를 최소화시킨다.

세계 의료봉합 및 접합시장 규모는 연간 140억 달러(한화 15조원) 규모로 홍합 유래 조직접착제 상용화가 성공할 경우 세계시장을 주도해나갈 수 있을 것으로 전망된다.

  이번 연구 성과는 바이오소재 분야의 최고 권위 학술지인 ‘바이오머터리얼즈(Biomaterials, IF8.5)에 온라인 게재되었다.

  차형준 교수는 “향후 다양한 생체조직의 접합 및 접착을 위한 기반기술로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 이를 활용한 약물전달 및 지혈제로의 응용연구도 추진 중”이라고 밝혔다.

  이상진 해양수산부 해양수산생명자원과장은 “지구 생물의 80%가 해양에 살고 있을 정도로 해양수산생명자원의 다양성이 높지만 아직 개척할 것이 많은 분야라며, 정부의 전폭적인 지원을 통해 해양신산업의 경쟁력을 강화해나갈 것”이라고 말했다.

  해양수산부는 2019년까지 약 460억 원의 예산을 투입하여 해양생물자원을 활용한 신소재 및 대체소재의 개발에 매진할 계획이다.

상세내용

□ 재조합 홍합접착단백질(recombinant mussel adhesive protein)

 ㅇ 해양생명체인 홍합이 바다 속의 바위와 같은 젖은 고체표면에 단단히 부착하기 위해서 생산·분비하는 접착 단백질로, 생체접착제 및 생체재료로의 다양한 응용 잠재력을 가짐

 ㅇ 홍합 접착단백질의 특성

   - 수중 및 접착표면 종류에 무관하면서도 화학 접착제보다 강한 접착력

   - 인장강도(에폭시 수지의 약 2 배) / 높은 유연성

   - 생체친화성(인간 세포를 공격하거나 면역반응을 일으키지 않음)

 ㅇ 사용 현황

   - 홍합에서 자연 추출한 제품형태가 유일하게 상용화되었으며, 높은 가격 때문에 세포접착제 용도로만 개발되고 있음

    * 1g의 접착단백질을 얻기 위해 1만 마리의 홍합 필요 ⇒ 75,000$/g의 높은 가격 형성

□ 의료접착제(medical adhesive)

 ㅇ 기존 봉합사의 단점을 보완·대체하기 위한 접착제

   - 봉합사는 생체조직을 접합하기 위해 쓰이는 것으로 영구적 흉터, 염증, 체액(body fluid) 누설, 연약한 조직 내의 적용 문제 등이 있음

   - 기존 봉합사를 보완·대체하기 위한 방법으로 조직 투과 없이 결합시켜 접합·접착시켜주는 의료접착제(조직접착제) 연구가 활발히 전개

 ㅇ 의료접착제의 조건

   - ①인체에 해가 적고, ②물이 있는 환경에서 적용 가능하며, ③충분한 기계적 물성, ④생분해성 등을 갖추어야 함

□ 다이타이로신 결합(dityrosine crosslinks)

 ㅇ 메뚜기, 잠자리 등 곤충의 관절 및 힘대에서 주요하게 발견되는 물질로 에너지 저장 및 형태적 안정성과 유연성과 같은 특성을 가짐

   - 타이로신의 잔기간 광산화반응에 의해 생기는 것으로 알려져 있음

1. 쥐의 상처를 이용한 동물실험 결과

   - (봉합사) 봉합사에 의한 피부 결함 확인

   - (피브린 글루) 상처봉합을 위한 느린 경화시간

   - (시아노아크릴레이트) 조절 불가능한 빠른 경화, 느리게 분해되는 특성 때문에 상처조직에 분명한 흉터자국이 남음을 확인

   - (홍합의료접착제) 청색광의 조사에 의해 즉각적인 상처 봉합 가능약 7일째에 완전히 분해, 14일째에 흉터가 최소화되어 상처 치유

2. 시간에 따른 상처조직 접합부위의 물리적인 접합력 측정

 ㅇ (홍합의료접착제) 빠른 상처 치유로 다른 비교군보다 매우 높은 물리적인 조직 접합력을 나타냄

3. 상처조직 내의 회복과 염증정도를 확인하기 위한 조직학 염색 결과

▴ (위) 7일 및 14일 째에 상처조직 내 회복과 염증정도 확인을 위한 H&E 조직학 염색 결과

▴ (아래) 7일 및 14일 째에 상처조직 내 콜라겐 생성 및 축적 확인을 위한 MT 조직학 염색 결과

 ㅇ (봉합사) 적용 후 7일째까지도 봉합사에 의한 염증반응과 조직 결함이 확인

 ㅇ (피브린 글루) 접합 강도가 낮아 표피 및 진피 회복이 훨씬 더딤

 ㅇ (시아노아크릴레이트) 적용 후 14일째까지도 분명한 염증반응 확인

 ㅇ (홍합의료접착제) 심각한 염증 반응 없이 빠른 표피 및 진피의 회복과 상대적으로 더 밀집된 콜라젠 생성을 확인

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.