우리 학교 전기및전자공학부 정재웅 교수, 의과학대학원 정원일 교수 공동연구팀이 지난달 30일에 체내에서 부드러워지는 주사바늘을 개발했다고 밝혔다.
 

정맥주사의 혁신

정맥주사는 전세계 각국에서 일반적으로 사용하고 있는 의료 조치로써, 약물을 구강 복용할 수 없는 상황 등에서도 빠르게 치료용 약물을 체내에 전달할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 하지만 정맥주사에 사용되는 기존의 딱딱한 바늘은 바늘 삽입 부위 주변 세포 조직에 손상을 필연적으로 가하게 된다. 이는 곧 삽입 부위의 염증 반응과 같은 부작용을 의미하기 때문에 환자들은 움직임을 최소화해야 하며, 정맥주사 바늘 역시 72~96시간에 한 번씩 교체해야 한다. 

언제나 딱딱한 성질을 가지고 있는 이 바늘은 환자의 불편뿐 아니라 안전상의 문제를 초래할 수도 있다. 의료인들은 바늘 사용 후에 일어날 수 있는 사고에 노출되어 있으며, 비용 절감을 위한 비윤리적인 바늘 재사용은 HIV나 B형 간염, 그리고 C형 간염 등의 혈액을 매개로 하는 질병의 확산을 부추기기도 한다. 이러한 문제들은 세계보건기구(WHO)도 충분히 인지하여 사고를 방지할 수 있는 스마트 주사기의 사용을 장려하고 있을 만큼, 자주 발생하는 심각한 사안이다. 

환자와 의료인 모두의 편안과 안전을 위협하는 이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 한 번 체내에 삽입하고 나면 부드러워지는 주사바늘을 개발했다. 이 바늘은 체내에서 조직 손상을 최소화할 수 있으며, 한 번 부드러워지면 다시 단단해지지 않기 때문에 재사용 역시 방지할 수 있다.
 

체온에서 녹는 갈륨

정 교수 연구팀이 제안한 주사바늘은 갈륨으로 이루어진 높은 강도의 부드러운 고분자 구조이다. 약 30 ℃의 온도에서 녹는 갈륨을 사용한 이 바늘은 30 ℃ 미만의 상온 사용 환경에서는 강도를 유지하여 부드러운 조직 내로 파고들 수 있지만, 체내의 열에 의해 녹아 더 이상의 조직 손상을 일으키지는 않는다. 부드러운 상태에서도 지속적인 약물 통행을 가능케하는 성질과 구조는 잃지 않기 때문에 주사바늘로써의 기능은 여전한 셈이다. 이와 동시에 갈륨의 과냉각 현상 때문에 영하 37 ℃ 이하로 냉각하지 않는 한, 다시 단단해지지 않기에 자연스레 의료 사고와 재사용 문제를 해결할 수 있다. 

온도에 민감한 이 바늘은 의료인이 아니라면 바늘을 사용하기 어렵게 만든다는 점에서 안전성을 한 단계 더 높인다. 갈륨의 녹는점보다 더 높은 환경에서 보관해야 하는 경우, 보온이 잘 되는 상자에 얼음팩과 함께 보관했을 때, 10시간까지 단단함을 유지할 수 있으며, 얼음팩에서 꺼낸 바늘은 35 ℃의 환경에서 30분간 그 단단함을 유지한다. 이런 수치들은 잘 통제된 병원 환경에서는 높은 실온에도 바늘이 사용 가능함을 증명한다.
 

안전한 정맥주사

정 교수 연구팀은 주사바늘이 부드러워진다는 점 외에도 이 바늘이 안전한 정맥주사를 놓을 수 있도록 하는 데에 노력을 기울였다. 갈륨으로 구조를 잡은 뒤, 겉을 생체합성 폴리머로 코팅한 이 가변 강성 정맥 주사바늘은 기존의 금속이나 플라스틱 바늘과 재질이 달라, 생체 반응성이 다를 수 있었다. 이를 확인하기 위해 실험 쥐를 대상으로 실험을 시행했을 때 기존의 소재보다 되려 더 낮은 염증반응으로 이 주사바늘의 높은 생체적합성을 확인할 수 있었다. 더 나아가, 연구팀은 이 주사바늘에 박막형 온도 센서를 탑재할 수도 있음을 제안했다. 이 온도 센서는 실시간으로 주사의 삽입부 온도를 측정하여 잘못된 주사바늘의 위치로 인한 다른 조직으로의 약물 누수 등의 상황을 방지할 수 있다는 이점을 가진다.