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소화기내과 권창일 교수팀, 세계 최초 생분해 기간 제어 가능한 이중층 소화기계 스텐트 개발
2021.01.27


분당차병원 소화기내과 권창일 교수팀
세계 최초 생분해 기간 제어 가능한 이중층 소화기계 스텐트 개발

분당차병원, 한국섬유개발원구원, (주)엠아이텍 공동 연구


  • 세계 최고 내시경 저널인 다이제스티브 엔도스코피(Digestive Endoscopy,) 게재
  • 기존 스텐트 시술의 단점과 부작용을 획기적으로 극복한 환자 중심적인 스텐트 개발
  • 정해진 기간 지나면 체내 완전 분해 가능하고, 유지기간 제어 가능하여 합병증 최소화

차의과학대학교 분당차병원(원장 김재화) 소화기내과 권창일 교수와 한국섬유개발연구원(원장 강혁기) 손준식 박사, ㈜엠아이텍(대표이사 박진형) 김규석 책임연구원 연구팀은 세계 최초로 정해진 기간이 지나면 체내에서 완전 분해되는 이중층 생분해성 소화기계 스텐트를 개발했다. 이번 연구는 세계 최고 내시경 저널인 다이제스티브 엔도스코피(Digestive Endoscopy, IF 4.8)에 발표됐다.

기존 소화기계 플라스틱 스텐트는 내경이 작아 빨리 막히고, 금속 스텐트는 확장력이 우수해 장기간 사용이 가능하지만 제거가 불가능하거나 추가 시술을 통해 제거해야 하는 등의 제약이 있었다. 이를 보완하기 위해 10여년 전부터 삽입 후 체내에서 생분해 되는 스텐트 개발이 진행됐지만 협착 완화를 위한 충분한 확장력 구현이 어려웠고 체내 생분해 과정에서 필라멘트가 얇아지기 전에 부러지면서 스텐트 형태가 변형되는 문제가 있었다. 이러한 문제점들은 급성 담도 폐쇄로 인한 폐혈증과 같은 생명을 위협하는 합병증을 유발 할 수도 있다.

이에 연구팀은 기존 소화기계 스텐트들이 가지고 있는 문제점과 생분해성 스텐트의 한계를 극복하기 위해 스텐트에 사용되는 섬유의 생분해 기간을 달리하는 이중층 기술(sheath-core 형태)을 개발했다. 바깥층은 생분해 기간은 짧지만 스텐트 복원력에 유리한 물질을 적용하고, 중심부는 생분해 기간이 오래 유지되어 스텐트의 팽창 유지력에 유리한 물질을 삽입했다. 이렇게 해서 필라멘트(메디컬용 섬유)가 부러지는 현상을 최대한 억제하고, 생분해 과정에서 부러져도 필라멘트 조각이 얇은 중심부 구조에만 존재해 즉시 체외로 배출되거나 생분해 돼 합병증 발생 없이 사라지도록 하는데 성공했다.

분당차병원 소화기내과 권창일 교수는 “이번 연구는 기존의 생분해성 소화기계 스텐트의 난제들을 극복하고 세계 최초로 이중층 필라멘트를 만들어 실현한 것에 큰 의미가 있다”며 “새롭게 개발된 스텐트를 통해 환자들의 치료 효과를 극대화하고 합병증을 예방하는 것은 물론 한국 의료 기술의 우수성을 세계적으로 알리는데 최선을 다하겠다”고 밝혔다. 이어 “향후 임상연구를 통해 양성과 악성 협착에 의한 소화기계 폐색 및 비뇨기계 폐색, 외과 수술 후 협착 예방 등 다양한 분야로 치료 영역을 확대한다면 스텐트 패러다임을 변화시킬 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

2020년 일본 추계 소화기학회(JDDW)에서 우수 발표로 선정된 이번 연구는 중소벤처기업부의 수출기업기술개발사업의 일환으로 진행됐다. 또한 2020년 범부처 전주기 의료기기 연구개발사업 과제로도 선정 돼 세계 최초 다중층 약물방출 생분해성 스텐트 개발 및 식약처 허가를 위한 임상연구를 진행 중에 있다. 분당차병원, 한국섬유개발연구원, 한국과학기술연구원, 엠아이텍의 공동 연구진은 이번 연구를 비롯해 앞으로도 보다 효과적인 생분해성 스텐트를 개발을 위해 지속적으로 공동 협력할 계획이다.

▲자가 팽창형 생분해성 소화기계 스텐트.

▲스텐트를 엮는 생분해 필라멘트의 다중층 구조를 나타내는 전자 현미경 사진.

▲실험 16주차 사진. 좌) 한층으로 된 필라멘트로 엮은 자가 팽창형 생분해성 스텐트는 생분해 과정에서 필라멘트가 부러지면서 스텐트가 뭉개져 버림. 우) 이중층 필라멘트로 엮은 자가 팽창형 생분해성 스텐트는 바깥쪽 층은 녹아서 벗겨지고 있으나 아직 분해가 되지 않은 중심층에 의해 지속적으로 스텐트 형태를 유지하고 있다.

▲대동물 실험 12주차 사진. 좌) 한층으로 된 필라멘트로 엮은 자가 팽창형 생분해성 스텐트는 생분해 과정에서 필라멘트가 부러지면서 형태를 잃게되면서 담도 내 담즙의 흐름을 방해시켜 담석이 발생되며 담도를 막게 됨. 우) 이중층 필라멘트로 엮은 자가 팽창형 생분해성 스텐트는 바깥쪽 층은 녹아서 벗겨지고 있으나 아직 분해가 되지 않은 중심층에 의해 지속적으로 스텐트 형태를 유지하며 담도 확장을 유지시켜 합병증이 발생되지 않고 있다.