[과학을 읽다]염증억제 약물방출 신(新) 스텐트 개발

국내 연구팀 개발, 기존 스텐트보다 염증 90% 감소· 협착률 3배 이상 줄어

▲심장질환에 대한 새로운 약물 스텐트가 개발됐다.[사진제공=KIST]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 기존의 관상동맥용 약물방출 스텐트(drug-eluting stent, DES) 표면에 pH 중화 기능을 가진 수산화마그네슘 무독성 세라믹입자를 코팅해 염증을 억제하고 재협착을 방지하는 심장 관상동맥용 약물방출 스텐트가 개발됐습니다. 심장질환에 대한 차세대 염증억제 약물방출 스텐트가 될 것으로 기대됩니다.

전 세계 사망 원인의 1위는 심장혈관 질환입니다. 2012년 기준으로 전체 사망자 수의 약 31%인 1750만 여명이 심장혈관질환으로 목숨을 잃습니다. 이 중 관상동맥질환으로 인한 사망자 수는 740만 명에 달합니다. 국내에서의도 심장질환은 암에 이어 2번째로 높은 사망원인입니다. 2012년 국내의 관상동맥질환 환자 수는 2003년 50만 명에 비해 58.4%가 증가된 79만 명으로 집계됐습니다.

초기 금속스텐트(bare metal stent, BMS)는 비흡수성 금속소재로 제작돼 스텐트 삽입술 후 혈관 평활근세포의 증식에 의한 재협착의 부작용을 보였습니다. 이후 약물이 코팅된 약물방출 스텐트가 개발돼 재협착은 기존 금속 스텐트에 비해서 많이 줄었습니다. 문제는 약물방출 스텐트 표면에 코팅된 고분자와 약물 때문에 수년 후혈액이 응고되는 후기 혈전증 문제가 새롭게 제기됐죠. 금속 스텐트와 약물방출 스텐트의 문제점을 모두 해결할 수 있는 스텐트가 필요했습니다.

연구팀은 제산제나 연하제 등에 이용되고 있는 염기성 수산화마그네슘 세라믹입자(Mg(OH)2)의 pH 중화 효과에 주목했습니다. 염기성 수산화마그네슘 세라믹 입자를 첨가했을 경우 산성화된 혈관 내 환경의 pH가 중화되고 조직세포가 그대로 생존해 괴사를 막아 염증을 억제함을 밝혀낸 겁니다.

기존에 염증억제를 위한 대표적 약물인 '덱사메타손'을 첨가한 스텐트가 연구됐는데 약물의 심한 부작용으로 인해 상품화되지 못했습니다. 대조적으로 생체적합성 세라믹 입자는 인체에 무해하고 약물과 다르게 생체 내에서 분해돼 오히려 이로운 마그네슘 이온이 되는 장점을 가지고 있습니다. 이런 기능을 가진 수산화마그네슘 세라믹입자의 표면을 항염증 효과를 지닌 지방산과 생분해성 고분자로 개질함으로써 pH 중화뿐 아니라 코팅 매트릭스 고분자의 기계적 물성 개선에도 효과를 보이는 수산화마그네슘 비약물 나노입자를 개발한 것이죠.

연구팀은 개발된 비 약물 나노입자가 함유된 약물방출 스텐트의 염증 억제와 혈관 내 재협착 방지 효과를 생체 내 검증하기 위해 전남대병원 순환기내과 정명호 교수팀과 공동 연구해 돼지를 이용한 동물실험을 실시했습니다. 그 결과 기존 스텐트에 비해 염증이 90%이상 감소했고 협착률도 3배 이상 줄어들었습니다. 개발된 염증억제 기술은 스텐트뿐 아니라 생분해성 고분자를 이용한 거의 모든 의료용 이식소재에 확대 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다.

협심증과 심근경색 환자의 심장 관상동맥이 막히거나 좁아졌을 때 시술하는 약물방출 스텐트 삽입술은 2014년 국내 기준 약 3000억 원 이상에 육박하는 시술이 시행되고 있습니다. 국내 관상동맥용 스텐트 시장의 성장률은 식생활의 서구화와 고지혈증과 같은 심장 질환의 증가로 급속도로 상승하고 있습니다. 스텐트 원천기술 확보와 개발은 노령화 사회에 대응하는 미래첨단융합기술로 발전할 것으로 보입니다.

이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 한동근 박사 연구팀(이하 연구팀)이 수행했습니다. 연구팀 측은 "2015년 현재 혈관 스텐트의 세계 시장은 연간 10조 원, 국내 시장은 4000억 원으로 추정된다"며 "스텐트는 우리나라 수입 의료용품 중 그 동안 1위 품목으로 수입 의존도가 높기 때문에 선진국과 기술 격차를 좁히고 국산화를 위한 지속적인 원천기술 개발과 지원이 필요하다"고 강조했습니다.

한편 이번 연구 결과는 '심장 관상동맥용 약물방출 스텐트 표면개질' 기술로 2015년 바이오알파(대표 유현승)에 기술 이전해 고성능 나노표면 제어 차세대 약물방출 스텐트의 실용화와 국산화가 진행 중입니다. 앞으로 추가 전임상 동물실험, 임상실험은 전남대학교 심장센터와 진행할 예정입니다. 이번 기술은 앞으로 2년 이내에 상품화가 가능할 것으로 전망됩니다.