전자혈관, 심혈관 치료와 약물전달 치료에 한걸음

중국 심천의 남부과학기술대학교의 생물의학엔지니어 XINGYU JIANG이 전자혈관을 개발했다.

 

전자혈관이 상용화된다면 심혈관 질환으로 고통받는 환자들에게 도움이 될 수 있겠다.

특히 관상동맥 질환의 경우 주위 혈관들에게 전이를 하는 경우가 있고 이 경우 소구경 인공혈관 이식이 필요하다. 

직경 6mm이하의 인공혈관들은 혈전의 문제로 사용되기 어려웠으나 전자혈관은 전기자극을 통해 이를 극복하여 치료에 도움이 될 수 있다. 말초 혈관 질환의 경우에도 미세혈관과 전자혈관의 이식치료를 기대해볼 수 있겠다. 

 

[그림1] 심혈관 질환 

미국 심장협회에 따르면 미국사망자의 1/3은 심혈관 질환과 관련이 있다. 이러한 심혈관 질환을 치료하기 위해 자신의 몸에서 채취한 혈관을 사용하지만 때때로 환자의 나이, 컨디션등의 문제를 고려하여 대체 혈관이 필요하기도 하다.

 

기존 인공혈관의 한계

현재 개발된 인공혈관은 최대 6mm의 크기로 사용가능하고 그 이하의 인공혈관은 개발 및 사용이 쉽지 않았다.

크기가 작아질수록 혈관과 혈류사이의 복잡한 상호작용이 생기게 되며 염증이 발생하게 되고 그에 따라 기존 혈관벽이 두꺼워지며 혈류를 방해하기 때문이다. 이후 혈액의 응고로 이어질 수 있게 되면서 사실상 활용이 어려웠다.

 

[그림2] 새로운 종류의 인공혈관인 전자혈관

개발 방법

Jiang은 염증문제를 피하기 위해 살아있는 세포와 전자장치를 결합한 인공혈관-전자혈관을 만들었다.

먼저 전기전도성 액체 금속 고분자 회로를 캡슐화하여 생분해성 고분자 특수 여과막 시트를 만든 후, 이 시트위에 혈관 세포층을 쌓는다. 이후 세포층이 쌓인 시트지를 말아서 자연혈관의 3D구조와 유사한 다층 튜브를 형성한다. 전자혈관에 전기자극을 주게되면 튜브 내벽의 혈관세포의 성장 및 이동의 촉진과 전기장생성 후 세포막의 투과성향상을 관찰할 수 있었다. 새로운 혈관의 생성과 치유 그리고 유전자 치료에 도움이 될 수 있음을 확인하였다.

 

앞으로의 연구 방향성

장기적인 동물실험과 함께 전자혈관을 통해 혈압, 혈류속도, 혈당수치등의 데이터를 수집할 수 있는 센서를 인공혈관에 부착하여 데이터를 분석 처리하는 인공지능 소프트웨어를 개발하는 것이다. 또한 전자혈관을 사용하여 환자에게 약물투여에 대한 방안에 대한 연구도 진행할 수 있다. 전자혈관의 폴리머 부분 혹은 화학적 변형을 통해 혈관표면에 약물을 부착할 수 있고 이후 전자적으로 신체에 배출할 수 있는 이론이 준비되어 있다.

 

 

 

[출처]

spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/bionics/electronic-bloodvessel

Electronic Blood Vessels to the Rescue

Author Bella