전북대학교 양자시스템공학과 유승화 교수, 한국생산기술연구원 바이오메디칼생산기술센터 최동윤 수석연구원, 경북대 고분자공학과 이동윤 교수 공동연구팀이 카테터 표면 코팅의 한계를 극복할 수 있는 새로운 코팅 기술을 개발해 이목을 끌고 있다.
7일 연구팀에 따르면 제조 전 공정을 수용액을 기반으로 생분해성 천연 고분자인 키토산 유도체 단일소재로 코팅층을 형성, 고성능과 다기능성(항균, 항혈전, 저마찰) 표면을 갖는 혈관 내 카테터 코팅 기술을 개발했다.
이번 연구 성과는 저널인용지표(JCR) 상위 2.45%의 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’ 2022년 1월 7일자 온라인판에 게재됐다.
기존의 카테터 코팅 기술은 성능 감소 문제뿐 아니라 표면에너지가 낮은 의료기기용 고분자 표면에 코팅층을 강하게 결합시키기 위해 독성, 휘발성 유기용매 기반 코팅용액을 활용하고 있어 코팅 공정 중 작업자의 건강을 해치며, 코팅층 내 잔류용매로 인한 카테터 시술환자의 안전에 잠재적 위험이 있어왔다.
이같은 위험도를 극복하고 표면에너지가 낮은 고분자 표면을 효과적으로 처리하기 위해 연구팀은‘수계기반 전자빔 그래프트 중합법’을 사용해 간단하게 친수성을 도입했다. 친수성 처리된 고분자의 표면에 키토산 유도체 수용액을 딥코팅해 코팅층을 제조했다.
또한 코팅층의 기능성을 극대화하기 위해 코팅층의 다공성을 간단한 방식으로 제어함으로서 초친수성 표면을 제작했고, 초친수성 표면의 부착방지(anti-adhesion) 효과와 키토산 유도체 고유의 다기능성이 시너지를 일으켜 단일소재로 높은 항균, 항혈전, 저마찰 특성을 모두 갖는 코팅층을 완성했다.
실제로 연구팀은 개발한 코팅방식을 인체 삽입 의료용 튜브인 카테터(길이 1m)에 적용해 인공 모사혈관 테스트를 수행한 결과, 우수한 전달력(trackability) 특성을 검증함으로서 현재 시술에 사용되는 카테터로의 적용 가능성까지 확인해 조만간 상용화도 기대된다.
특히 이론적으로 모든 종류의 고분자 표면처리가 가능한 전자빔 그래프트 중합법을 딥코팅법과 함께 활용하면 카테터 뿐만 아니라 혈관 필터, 혈관 이식편, 페이스 메이커, 소프트 로봇 등과 같은 다양한 의료기기들에 적용이 가능할 것으로 기대된다. 또한 전 공정이 친환경적이고 무해하다는 장점이 있기 때문에 다양한 인체적용 기기들에도 적용할 수 있을 것으로 보인다.
유승화 교수는“방사선 조사 기술을 활용해 현 기술들의 난제들을 해결하기 위한 노력에서 시작된 연구가 좋은 결과로 마무리돼 기쁘다”며 “향후 다양한 방사선 조사 기술 활용 신소재 제조와 응용 연구를 꾸준히 하고자 한다”고 밝혔다.
/장은성 기자
.jpg){kind=small}
