대전=정일웅기자
부상당한 부위에 분사하면 1초 만에 출혈이 멈추는 '차세대 파우더 지혈제'가 개발됐다. 과다출혈이 우려되는 부상자의 생존 가능성을 높일 혁신 기술이다.
KAIST는 신소재공학과 스티브 박 교수와 생명과학과 전상용 교수 공동연구팀이 상처 부위에 뿌리기만하면 1초 이내에 강력한 하이드로겔 장벽을 형성, 출혈을 멈추게 하는 파우더형 지혈제(AGCL 파우더)를 개발했다고 29일 밝혔다.
공동연구팀이 개발한 지혈제 사용 이미지(AI 생성). KAIST 제공
AGCL 파우더는 육군 소령 연구진이 직접 참여해 실제 전투 환경을 고려한 실전형 기술로 완성됐다. 높은 사용성과 저장성으로 전쟁, 재난 현장 등 극한 조건에서도 즉각 경화되는 특성을 구현해 응급처치가 가능한 이점이 있다.
그간 의료 현장에서 주로 사용된 패치형 지혈제는 평면 구조로 깊고 복잡한 상처에 적용하는 게 어렵고 온도, 습도에 민감해 보관과 운용에도 한계를 보였다.
이와 달리 공동연구팀은 깊고 불규칙한 상처에도 자유롭게 적용할 수 있는 파우더 형태의 차세대 지혈제를 개발했다. 하나의 파우더만으로 다양한 상처 유형에 대응할 수 있는 범용성을 확보한 것이다.
AGCL 파우더는 알지네이트·겔란검(칼슘과 반응해 초고속 겔화·물리적 밀봉), 키토산(혈액 성분과 결합해 화학적·생물학적 지혈 강화) 등 생체 적합 천연 소재를 결합한 구조로 혈액 속에 칼슘 등 양이온과 반응해 1초 만에 겔 상태로 변해 상처를 즉각 밀봉하는 게 강점이다.
파우더 내부에선 3차원 구조가 형성돼 자체 무게의 7배 이상(725%)에 달하는 혈액을 흡수할 수 있다. 이 덕분에 고압·과다출혈 상황에서도 혈류를 빠르게 차단하며 손으로 강하게 눌러도 버틸 수 있는 압력 수준인 '40kPa' 이상의 접착력을 가져 상용 지혈제보다 월등한 밀폐 성능을 가졌다.
AGCL 파우더는 모두 자연 유래 물질로 구성돼 혈액과 접촉해도 안전하다. AGCL 파우더를 이용할 시 용혈률은 3% 미만, 세포 생존율은 99% 이상, 항균 99.9% 등의 효과를 거둘 수 있다. 동물실험에서도 빠른 상처 회복과 혈관·콜라겐 재생 촉진 등 우수한 조직 재생 효과가 확인됐다.
외과적 간 손상 수술 실험에서는 출혈량과 지혈 시간이 상용 지혈제보다 크게 감소했으며 수술 2주 후 간 기능도 정상 수준으로 회복됐다. 전신 독성 평가에서는 이상 소견을 보이지 않았다.
(상단 왼쪽부터) 스티브 박 교수, 전상용 교수, (하단 왼쪽부터) 이광형 총장, 손영주 석박사통합과정, 박규순 박사과정. KAIST 제공
특히 AGCL 파우더는 실온·고습 환경에서도 2년간 성능이 유지돼 군 작전 현장이나 재난지역 등 열악한 환경에서 즉시 사용할 수 있다.
이번 연구는 국방 목적을 염두에 두고 개발된 첨단 신소재 기술이지만 재난 현장, 개발도상국, 의료 취약 지역 등 응급의료 전반에서 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
전투 현장에서의 응급처치부터 체내 수술 지혈까지 가능하다는 점은 국방과학기술이 민간으로 확장된 대표적 '스핀오프(Spin-off)' 사례로 평가된다. 스핀오프 사례는 국방과학기술을 민간 영역에서 활용하기 위해 확장·이전하는 것을 말한다. 예컨대 컴퓨터, GPS, 전자레인지 등이 스핀오프 사례에 해당한다.
연구에 참여한 박규순 KAIST 박사과정생(육군 소령)은 "현대전의 핵심은 인명 손실 최소화"라며 "이번 기술이 국방과 민간 의료현장에서 생명을 살리는 데 실제 활용되길 기대한다"고 말했다.
한편 이번 연구는 '2025 KAIST Q-Day' 총장상과 '2024 KAIST?KNDU 국방 학술대회' 국방부 장관상을 수상해 과학적 혁신성과 국방 활용성을 동시에 인정받았다.