당뇨병 환자의 상처는 일반적인 급성 상처와는 달리 치유속도가 느리고 감염 위험이 높다. 장우영 고려대 안암병원 정형외과 교수, 류진 한국과학기술연구원(KIST) 박사 공동 연구팀은 당뇨 상처의 지속적 모니터링과 치유 촉진을 동시에 이룰 수 있는 연구 결과를 12일 발표했다. 

당뇨병 상처는 염증기, 증식기, 표피기, 리모델링기의 단계를 거쳐 치유된다. 장 교수는 선행연구에서 각 단계에 대표되는 세포와 이를 특정 지을 수 있는 mRNA 표지자를 선별해 실시간으로 상처치유 과정을 모니터링하고 객관적으로 평가할 수 있는 진단법을 개발한 바 있다. 

연구팀은 이 진단방법을 스프레이형 하이드로겔에 적용해 실제 임상에서 활용 가능한 형태로 구현했다고 설명했다. 연구팀이 개발한 하이드로겔은 스프레이 형태로 제작돼 상처 부위에 쉽게 적용할 수 있다. 하이드로겔은 불규칙한 표면에 안정적으로 안착할 수 있고, 상처 부위에 습윤환경을 유지하며 항균 펩타이드를 함유하고 있어 자연 치유 과정을 촉진한다. 항균 특성과 혈관 신생을 향상시키는 생리활성 물질인 ‘LL37’을 함유하고 있다.

하이드로겔에 함유된 mRNA 광학 나노센서(NanoFlares)는 각 단계의 상처의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 하며, 이를 이용해 상처 부위의 염증 및 감염 상태를 정확히 파악하여 가장 적절한 치료를 적시에 제공할 수 있게 한다.

연구팀은 당뇨병 동물모델을 통해 하이드로겔의 효과를 검증했다. 연구 결과, 하이드로겔을 적용한 상처는 치유 속도가 기존 방법에 비해 빨라졌으며, 감염을 효과적으로 억제하는 것으로 나타났다. 하이드로겔을 사용한 실험군의 상처 면적은 7일 후 약 50% 감소했으며, 10일 후에는 80% 가량 감소했다. 

반면 기존 치료법을 사용한 대조군은 10일 후에도 상처 면적이 약 70% 감소하는 데 그쳤다. 이를 통해 하이드로겔의 당뇨병성 상처 치유 촉진 효과를 뚜렷하게 확인할 수 있었다.

장우영 교수는 “이번 연구는 당뇨병성 상처 관리에 있어 큰 진전을 의미한다”며 “실시간 모니터링과 치유 촉진을 동시에 가능하게 하는 이 기술이 실제 임상에서도 큰 도움이 될 것”이라고 기대했다. 

이번 연구는 ‘Sprayable hydrogel with optical mRNA nanosensors for Real-Time monitoring and healing of diabetic wounds’라는 제목으로 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 게재됐다. 정다운 고려대 박사(현 한국생명공학연구원)와 장세윤 KIST 박사과정생이 공동 제 1저자로, 장우영. 류진, 황장선 고려대 박사가 교신저자로 참여했다.