- 부산대 양승윤·이종수 교수 연구팀, 혁신적인 안구 봉합 기술 제시

- 히알루론산 기반 ‘HA 포토글루’, 빛으로 순간적인 조직접착 가능 ‘빠른 효과’

부산대학교 연구팀이 첨단 의료용 접착제 기술로 ‘안과 봉합’의 역사를 새로 쓴다. 수술 후 상처 난 눈(안구)에 순간 조직접착제를 바르고 빛을 쪼이면 찢어진 부위가 봉합되는 시대가 열릴 전망이다.

부산대학교 산학협력단(단장 최경민)은 부산대학교병원(병원장 직무대행 정성운) 및 부산대학교기술지주 제17호 자회사인 (주)에스엔비아(대표이사 이강오)와의 산·학·병(産·學·病) 협력을 통해 안과용으로 사용 가능한 「히알루론산 기반의 광경화성 순간 조직접착제(Photocurable tissue adhesive)」 개발에 성공했다고 5월 2일 밝혔다.

이번 연구는 지난 4월 20일 바이오소재 및 의공학 분야의 저명 학술지인 『Bioengineering and Translational Medicine』 온라인판에 게재됐다.

지난해 세계 최초로 히알루론산 기반의 조직 접착제 개발에 성공해 순간 접착이 가능한 새로운 개념의 광경화성 액상접착제를 선보인 이후, 이번 연구를 통해 의료현장의 안과 수술용으로 도입 가능성을 제시해 의료 혁신을 이끌 것으로 기대된다.

의료현장에서는 신속하면서도 효과적인 상처 봉합을 외과학의 오랜 난제로 지적하고 있다. 기존에는 봉합사를 이용해 상처부위를 봉합(suture)하지만, 시술 시간이 오래 걸리고 바늘에 의한 추가적인 조직손상으로 인해 새로운 조직접착 및 봉합 기술에 대한 수요가 높아지고 있다.

최근 다양한 조직접착제(tissue adhesive)가 개발됐지만, 안구에 적용할 만큼 투명도가 높고, 점막 조직에 대한 높은 접착력을 유지하면서도 이물 반응이 낮은 접착 소재는 개발되지 않았다.

리서치 기업 Grand View Research에 따르면 세계 수술용 실란트 및 접착제 시장규모는 2020년 기준 약 27억 달러이며, 연평균 9.7% 성장해, 2025년경 약 45억 달러에 이를 것으로 전망했다. 특히 식약처 수출입 통계에 따르면 국내의 조직접착제 수요량은 꾸준히 증가해 2019년 한 해만 해도 450억 원에 이른 것으로 조사됐으며, 수입의존도가 90%에 달해 심각한 무역수지 불균형을 초래하고 있는 품목으로 평가된다.

이번에 3개 기관이 공동개발한 안과용 조직접착제는 임상에서 널리 사용되는 화학적 가교(crosslinking) 방식이 아닌 ‘빛(光)에 의한 광가교(photo-crosslinking)’ 방식을 채택한 점이 특징이다. 광가교 방식을 이용하면 봉합이 필요한 순간에 간단한 광조사만으로도 순간적인 조직접착이 가능하다.

기존에는 광경화를 위해 높은 광출력과 장시간의 광조사가 필요해 안전성 우려가 있었고, 경화된 접착제의 기계적 강도 및 유연성이 낮아 응용 분야가 제한적이었다.

그러나 이번에 개발된 히알루론산(Hyaluronic acid, HA) 기반 광가교성 조직접착제 「HA 포토글루(HA photoglue)」는 저출력 광조사에서도 빠르게 가교되는 점이 특징이며, 외부 하중을 효과적으로 분산시킬 수 있는 다중네트워크 구조를 형성해 기존 광가교 접착제의 문제점을 해결했다.

히알루론산(hyaluronic acid)은 인공눈물 및 안과수술용 재료로 보편적으로 사용되는 천연 고분자 물질로, 윤활 및 조직재생 효과도 널리 알려져 있다. 광 투과도가 우수해 환자의 시야를 방해하지 않는 HA 포토글루는 히알루론산 고유의 윤활효과와 함께 이물·염증 반응이 적고 상처 회복을 촉진한다는 점에서 기존 제품들과 차별화된 우수성을 갖는다는 것이 연구진의 설명이다.

이번 연구의 논문 공동교신저자인 부산대병원 안과 이종수 교수(부산대 융합의과학과)는 “안과는 외안부 및 각막(cornea), 결막(conjunctiva) 등 수술 시 섬세한 봉합과정이 수반되는 분야로서, 안과용 접착제 개발 시 외부 자극에 매우 민감하면서도 예민한 눈(eye)의 특성과 함께 시력 보전을 신중하게 고려해야 한다. 또한 눈물로 인한 습윤환경에서도 안정적으로 각막이나 공막, 결막을 봉합하거나 재건할 수 있는 안과용 조직접착제의 개발이 절실하게 요망된다는 점에서 본 연구의 의미가 있다”고 말했다.

공동교신저자인 부산대 바이오소재과학과 양승윤 교수는 “광경화 기술은 이미 수십 년 전에 개발된 유망 분야이나, 의료용으로 허가받기 위해서 몇 가지 진입장벽이 존재한다. 이번 연구를 통해 안전성이 입증된 바이오소재(히알루론산)를 이용해, 강도와 유연성을 동시에 가진 생분해성 조직접착제 개발에 성공하였다. 향후 액상, 스폰지, 분말, 마이크로겔 등 다양한 형태로 제형화하여, 의료현장에서 요구하는 조직접착제 및 지혈제 그리고 국소약물전달체로 개발을 진행하겠다”고 추가 연구계획을 밝혔다.

HA 포토글루 제조기술은 최근 천연두 마이크로니들 백신 제형화에 성공한 의료용 마이크로니들 플랫폼 전문기업 ㈜에스엔비아에 이전됐다. 기술 상용화를 위해 GMP 환경에서 스케일업 생산 및 비임상시험 진입을 위한 후속 연구가 활발하게 진행 중이다.

차세대 유니콘으로 성장 중인 ㈜에스엔비아는 부산대의 핵심 기술을 기반으로 연구, 생산시설 확충 등 그동안의 축적된 성과로 두드러진 성장세를 보이며 의료계의 관심을 받고 있다. 부산대병원과 부산대기술지주와의 지속적인 협력으로 성장하며 부산대의 강점인 BT 분야 기술사업화, 창업 촉진에 크게 기여하고 있다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 ‘기초연구실지원사업’과 한국산업기술진흥원이 지원하는 ‘기술지주회사 자회사 R&BD 사업’을 통해 구체화됐다.

※ 게재 논문 정보

- 저널명: Bioengineering & Translational Medicine (IF 10.711, 의공학 분야 상위 3.93%)

- 논문명: User-demand fast-curable ocular glues enforced by multilength tunable networks

- 논문링크: https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/btm2.10323

- 저자정보: (제1저자) 이혜선 연구원(부산대학교 바이오소재과학과 박사과정), (교신저자) 양승윤 교수(부산대학교 바이오소재과학과), 이종수 교수(부산대학교병원 안과)