특허 및 기술이전
생체관용 그래프트 및 그 시스템 - PCT 출원
‘그래프트(graft)’란 신체 조직 일부 혹은 유사 신체 인공 구조물을 혈액을 공급하지 않고 한 부분에서 다른 부분으로 옮기는 수술적 방식으로 이식된 조직 혹은 구조물로 혈액이 공급되면 안정적으로 생착되고 성장하게 된다. 혈관 및 림프계와 같은 순환계에서는 신체적 결함(defect)에 의한 체액 순환 단절을 중개, 혹은 우회로 확보를 통해 회복시키는데 사용된다. 혈관 그래프트는 혈관을 서로 연결하기 위해 폴리테트라플루오르에틸렌(테플론, Teflon)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(페트, PET)와 같은 생체적합성이 높은 물질로 이루어진 관형태(tubular) 인공구조물을 사용하여 혈관 끝단에 미세 수차를 통해 고정한다 (그림 1).
그림 1. 혈관 그래프트 시술의 예시
그러나 림프계는 혈관계와 구성요소가 다르고 전체적인 구조가 미세(단면하여 관벽 구조가 얇아 이러한 수술 및 수차를 통한 고정이 매우 어려우므로 기존 혈관 그래프트를 그대로 적용하는 것이 불가능하다(표 1). 그러므로 림프부종과 같은 림프 순환 장애 질환 치료를 위해서는 새로운 형태와 물질의 그래프트를 개발할 필요성이 있다. 이에 따라 전세계 림프질환 연구자들과 의료진들이 림프 그래프트 개발을 하고자 다양한 아이디어를 제안하고 있으며 노력을 지속하고 있으나, 아직까지 제대로 확립된 기술이 거의 없는 실정이다.
표1. 혈관과 림프관의 구조적 차이
본 발명에서는 새로운 형태의 능동 림프 그래프트 구조를 제안하고 있으며 그래프트 적용의 용이성을 극대화하여 미세 림프관에 그래프트를 적용 가능하도록 고안되었다. 림프 그래프트는 열에 의해 수축하는 물질로 구성된 관형태의 그래프트이며 양 끝단에 림프관에 고정하기 위한 갈고리 형태의 구조물로 이루어져 있다(그림 2). 그래프트 주변부에 열이 가해지면 그래프트는 최대 1/3 이하로 단면 반지름이 수축하고 튜브 수축에 의해 갈고리 고정부가 림프관 양끝단에 고정되어 연결하고자 하는 림프관의 연결이 가능하다.
그림 2. 본 발명의 능동적 림프 그래프트 개략도
림프 그래프트의 수축을 일으키는 열은 그래프트 표면에 도포된 금속 나노입자에서 발생하는데, 적외선 영역의 레이저를 금속 나노입자에 방출하여 열발생을 시킬 수 있다. 레이저에 의해 열을 미세 조절이 가능하므로, 주변부 조직에 피해를 최소화할 수 있으며 미세한 그래프트 크기 조절도 가능하다(그림 3a). 림프관 수축을 위한 열은 열 반응 물질로 코팅된 약물을 같이 도포하여 림프 그래프트 수축, 고정과 더불어 주변 조직에 항 섬유화 약물을 도포하여 조직 섬유화에 의한 결함을 예방할 수 있다(그림 3b).
그림 3. 림프 그래프트에서 수축을 위한 열발산 방법(a) 및 약물 도포 방법(b)
이차성 림프부종과 같은 림프 순환 장애 질환에서는 림프절의 수술적 제거로 인해 림프액의 흐름이 막혀 발생하므로 림프절 절제시에 적절한 림프 그래프트 시술을 적용시킨다면 사전에 예방할 수 있다. 림프절 절제수술시 절제된 림프관은 일반적으로 탄성에 의해 말려가 서로 거리가 매우 멀어지게 되고 이러한 원인이 림프 순환 장애가 발생하는 가장 큰 이유가 된다.
또한 이렇게 멀어진 림프관 사이 조직에 섬유화가 일어나 림프액의 흐름을 막는 장벽 역할을 하여 림프 흐름을 막는 신체적 결함으로 작용한다. 본 발명의 림프 그래프트는 절제된 림프관이 서로 거리가 멀어져 림프액 흐름이 막히는 것을 사전에 예방시킬 수 있는 기술이며, 동시에 섬유화를 막는 약물을 주변부 조직에 적용시켜 효과적으로 림프부종을 예방할 수 있는 기술로 고안하였다. 전체적인 기술 적용 난이도가 낮으므로 수술시에 비교적 간단히 적용 가능한 효과적인 시술이 될 수 있다(그림 4).
그림 4. 림프 그래프트 시술 방법
본 발명은 한국연구재단 중견연구자지원 사업 “암 수술 후 발생하는 이차성 림프부종 치료를 위한 림프 그래프트 연구”(No. NRF-2019R1A2C1009055)의 지원으로 진행되었다.
※ 전재용 교수는 2012년부터 우리 병원 재활의학과 및 의공학연구소 중재의학연구개발센터에 재직 중이다.
현재 울산대학교 재활의학과 교수로 림프질환 연구 및 암재활 연구에 매진하고 있으며, 국책과제 수행을 통해 아직까지 미지의 영역인 림프계에 대한 이해의 폭을 넓히고 림프질환 환자의 효과적인 치료/진단 기술 개발을 위해 노력하고 있다.