"심부전 치료" 부작용 없는 심장 자극기 개발

송고시간2016-06-23 03:00

기초과학연구원 "은나노 이용해 심장 전체에 자극 전달"

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 국내 연구진이 은나노선을 이용해 심부전을 효과적으로 치료할 수 있는 심장 자극기를 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 김대형 교수 연구팀이 은나노선과 고무를 소재로 한 '소프트 심장 자극기'를 개발했다고 23일 밝혔다.

심부전은 심장의 펌프 기능에 이상이 생겨 혈액이 몸 곳곳에 정상적으로 공급되지 못해 일어난다. 호흡 곤란, 부종, 피로감 등의 증상이 나타난다.

심부전 진단을 받은 환자의 30∼40%가 진단 후 1년 이내에 사망하고, 60∼70%는 5년 이내에 증상 악화나 급성 발작으로 숨질 만큼 치사율이 높다.

심부전을 치료하기 위해 전극으로 된 심장 자극기를 이용해 심장에 전기 자극을 전달, 수축을 돕게 된다.

하지만 기존 심장 자극기는 전극이 닿는 부분만 자극해 심장 박동을 불규칙하게 함으로써 심장마비나 부정맥 등 부작용을 일으킬 수 있다는 문제점이 있었다.

또 심장 재동기화(심부전으로 좌우심실이 동시에 수축하지 못하던 것을 다시 동시에 수축하도록 만드는 것) 성공 확률이 낮다는 한계가 있었다.

연구팀은 150나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 굵기, 30㎛(마이크로미터·100만분의 1m) 길이의 은나노선 수십만 가닥에 독성을 차단할 수 있는 금을 입힌 뒤 고무를 섞어 그물망 모양의 심장 자극기를 개발했다.

은 나노선은 전기전도도가 높아 미세한 전류만 흘러도 심장 전체에 전기 자극을 고르게 전달할 수 있으며, 탄성이 높은 고무를 이용해 심장이 받는 스트레스를 최소화했다.

이번에 개발한 자극기를 심근경색을 유발한 생쥐에 적용해 실험한 결과 혈액 순환을 담당하는 심실의 수축성이 높아졌으며, 미세한 전기 자극만으로도 심장을 효과적으로 재동기화하는 것으로 나타났다.

자극기는 기계적 특성이 심장 조직과 비슷해 심장이 이완할 때도 부드럽게 늘어났고, 수축 시에는 심실 벽의 하중을 덜어 스트레스를 줄일 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 생쥐에 이어 다른 대(大)동물에 대한 임상 시험도 진행할 예정이다.

김대형 교수는 "앞으로 인체에도 사용할 수 있도록 심장 자극기를 무독성 재료로 대체할 계획"이라면서 "심근경색과 심부전 등 심장질환 치료에 기여할 수 있길 바란다"고 말했다.

이번 연구결과는 의학 분야 세계적 학술지 '사이언스 중개의학'(Science Translational Medicine) 23일자 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr