KAIST 이해신 교수 과학기술인상 10월 수상자 선정

무출혈 주사바늘 개발로 에이즈, 에볼라, 간염 바이러스 감염 방지

▲ 찔러도 피 안나는 주사바늘의 제조과정 및 표면 특성 ⓒ한국연구재단

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 10월 수상자로 무출혈 주사바늘을 개발한 KAIST 화학과 이해신 교수를 선정했다.

연구재단은 이해신 교수가 세계 최초로 무출혈 주사바늘을 개발해 에이즈, 에볼라, 간염 바이러스 등 환자의 혈액이 매개되는 의료진의 2차 감염 문제를 근본적으로 방지하는 데 기여한 공로가 높이 평가되었다고 선정 배경을 설명했다.

주사기는 세계 의료기 시장의 30%를 차지하는 기본적인 의료도구다. 혈관, 피하, 근육 등의 경로로 질병 예방 및 치료용 약물을 주입하거나 혈액채취, 생검 등 대부분 의료현장에서 사용된다.

처치 후에는 환부를 압박해 지혈해야 하는데 혈우병, 당뇨, 암 등 지혈 기능성이 약한 환자와 아스피린 같은 항혈전제제 장기복용자 등은 정상적으로 지혈이 이뤄지지 않는 경우도 많다.

이 교수가 개발한 무출혈 주사바늘은 표면을 지혈 기능성 재료로 코팅하는 방식이다.

▲ 찔러도 피 안나는 주사바늘의 지혈 메커니즘은 혈액응고인자와 무관하여 혈우병 동물 모델에서도 효과적인 지혈 기능성을 나타냈다. ⓒ한국연구재단

비교적 간단한 개념이지만 관건은 주사바늘을 코팅하는 재료가 피부와 혈관조직을 뚫고 체내로 주입될 때 작용하는 마찰력을 견딜 수 있도록 표면에 단단히 고정되어 있어야 한다.

또한 주사 후에는 혈관 내벽이나 피부에 붙어 주사 부위를 막아야 하며 인체에도 무해해야 한다.
이 교수는 파도가 치는 해안가 바위에도 단단히 붙어 있는 홍합 발끝의 섬유다발인 족사 구조에 카테콜아민 성분에서 해답을 찾았다.

이 교수는 갑각류의 단단한 껍질에서 추출되는 키토산 골격에 카테콜을 함유한 키토산-카테콜 신소재를 이용해 주사 과정의 마찰력을 견디고 혈액과 즉각적 접착막을 형성하는 무출혈 주사바늘 코팅용 생체 접착제를 개발했다.

홍합모사 생체접착제를 주사바늘에 마이크론 두께로 코팅하면 건조 과정에서 얇은 박막이 형성된다.

이 박막은 혈액과 닿으면 빠르게 하이드로젤 형태의 연성 소재로 바뀌면서 혈장단백질과 결합하여 주사바늘 구멍을 막는 실런트(sealant) 역할을 하게 된다.

무출혈 주사바늘에 사용한 지혈물질은 단독으로 지혈제로 사용할 수 있으며, 2015년 지혈제를 국내에서 상용화한 데 이어 2016년 미국 FDA의 허가를 획득했다. 또한 관련 연구내용은 2017년 국제학술지 네이처 머터리얼스(Nature Materials)에 게재됐다.

▲ 이해신 교수 ⓒ한국연구재단

이해신 교수는 “홍합의 접착 메커니즘을 모사한 키토산-카테콜은 생리식염수에서도 높은 용해도를 보이고 점막이나 조직에 대한 접착력도 우수해 주사바늘을 코팅하기에 매우 적합한 소재”라며 “이를 단백질과 결합해 혈관주사를 놓으면 타겟팅이 어려운 심장에 약물을 선택적으로 전달할 수 있어 심장 난치병 치료에도 유용할 것으로 기대한다”고 밝혔다.