기존의 임상 환경에서 만성으로 혈액 응고 장애를 갖는 환자들(선천적인 혈우병, 당뇨병 등)은 외과적 수술 혹은 최소 침습적인 시술 중에 과도한 내부 장기 출혈, 지연되는 지혈, 지혈 이후에도 발생할 수 있는 재출혈로 고통받아왔다.
상용화된 지혈 제재들은 내재적 혈액 응고를 촉진하는 원리로 작동하기 때문에 다양한 환자군에서 지혈 효과를 기대할 수 없으며, 낮은 조직 접착력으로 내부 출혈시 국소적으로 도포하기 어려운 문제점 등이 야기되어 왔다. 또한 지혈 이후에도 재출혈에 대한 지속적인 모니터링을 위해 빛과 초음파 기반 고가 장비의 활용이 요구되는데, 어둡고 움직임이 제한된 수술 환경에서 이러한 출혈과 지혈을 조기에 명확하게 식별하는 것은 여전히 어려운 상황이다.
이에 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 신미경 교수 연구팀은 광학 이방성을 갖는 콜레스테롤 액정을 이용하여 최소 침습적인 시술․수술의 어두운 환경에서도 육안으로 지혈 및 출혈 여부를 식별할 수 있는 국소 지혈코아세르베이트(Hemostatic coacervate)를 개발했다.
연구팀이 개발한 지혈제는 광학 이방성을 갖는 콜레스테롤 액정과 식물 유래 폴리페놀 중 하나인 탄닌산으로 구성되었으며, 콜레스테롤 액정을 코어로, 탄닌산을 쉘로 하는 ‘코어-쉘 콜로이드 입자’ 형태를 갖는다.
우수한 조직 접착력을 갖는 탄닌산 쉘이 과도한 출혈에서도 우수한 지혈능을 갖게 하였으며, 거즈 등 다양한 의료용 소모품에 효과적으로 코팅할 수 있을 뿐만 아니라, 그 자체로 글루 형태를 가질 수도 있어 지혈 기능성을 갖는 다양한 제형을 확보할 수 있었다.
해당 지혈 코아세르베이트는 탄닌산과 혈액 내 구성성분들과 강한 응집력, 강한 조직 접착력에 의해, 출혈 부위에서 혈액과 즉각적으로 반응하여 ‘탄닌-혈액 장벽’을 조직 위에 형성할 수 있으며, 동시에 콜레스테롤 액정의 광이방성이 육안으로 식별 가능하여 혈액 응고 과정을 시각화할 수 있었다. 이를 이용하여 내시경과 같은 최소 침습적이고 시야가 제한된 환경에서도 육안으로 지혈을 모니터링 할 수 있었다.
신미경 교수는 “기존의 지혈제가 단순히 출혈을 방지하는 역할로서 사용되었던 과는 달리, 혈액 응고 과정을 효과적으로 식별할 수 있는 진단 기능성을 갖는 차세대 기능성 지혈제를 개발한 것으로, 위급한 사고 현장, 움직임과 빛이 제한된 의료 현장 등에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구 의의를 설명했다.
본 연구는 기초과학연구원(IBS-R015-D1), 과학기술정보통신부-한국연구재단기초연구사업(신진연구 No. 2020R1C1C1003903), 범부처전주기의료기기연구개발사업(202012D28) 과제 및 4단계 두뇌한국(BK)21사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구결과는 국제 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 (Advanced Functional materials, IF:18.808)에 12.19(일) 게재되었다.
* 논문명 : Optically Anisotropic Topical Hemostatic Coacervate for Naked-Eye Identification of Blood Coagulation
