- 단순 폐색 넘어 CT·MRI 영상 유도형 정밀 치료 구현…차세대 중재 시술 소재 제시

- 3차원 혈관 모델 실험 결과, 원위부 이동 없는 안정적 혈관 폐쇄 및 항암 치료 효과 확인

- 재료과학 분야 세계적 권위지 ‘Materials Horizons (IF=10.7)’에 연구 성과 게재

그림 설명: 주사형 하이드로겔의 제조 및 간세포암 색전 치료 적용 개념도

 가톨릭대학교(총장 최준규) 바이오메디컬화학공학과 나건 교수 연구팀이 간세포암 치료의 핵심인 경동맥 화학색전술(TACE)의 효율을 극대화할 수 있는 ‘영상 유도·치료 통합형 능동 색전 플랫폼’을 개발했다. 이번 연구는 단순 혈관 폐쇄에 머물렀던 기존 색전 물질의 한계를 넘어, 실시간 영상 추적과 국소 치료 기능을 동시에 갖춘 차세대 바이오소재를 제시했다는 점에서 의미가 크다.

 간세포암은 전 세계적으로 발생률과 사망률이 높은 대표적인 악성 종양이다. 수술이 어려운 환자들에게는 간동맥을 찾아 항암제를 투여하고 혈류를 차단해 암세포를 사멸시키는 ‘경동맥 화학색전술(TACE)’이 중요한 치료법으로 사용되지만, 기존 색전 물질은 종양 혈관 깊숙한 부위까지 균일하게 전달되기 어렵고 시술 중 실시간 위치 확인이 어렵다는 한계가 있었다.

 나건 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 생체적합성 고분자 기반 하이드로겔에 탄소점/철 복합체를 도입한 새로운 색전 플랫폼을 설계했다. 개발된 하이드로겔은 혈관을 물리적으로 막는 기존 역할을 넘어 ▲정밀 색전 기능 ▲CT 및 MRI 영상 추적 기능 ▲활성산소(ROS) 기반 치료 기능을 하나의 주사형 플랫폼에 통합한 것이 핵심이다.

 연구팀이 마이크로카테터를 이용한 3차원 혈관 모델에서 실험한 결과, 개발된 하이드로겔은 혈관의 완전 폐색을 성공적으로 구현했다. 특히 주입 부위에 국소적으로 안정적으로 유지되어, 색전 물질이 혈류를 타고 다른 부위로 이동하는 부작용 없이 정밀한 표적 치료가 가능함을 입증했다. 이러한 우수성을 인정받아 이번 연구 성과는 재료과학 분야의 세계적 권위지인 ‘Materials Horizons (IF=10.7)’에 게재됐다.

 시술 중 실시간으로 위치를 확인하며 동시에 국소 치료 반응까지 유도할 수 있어, 향후 보다 정밀한 국소 치료 기술 개발과 환자의 신체적 부담 경감에 기여할 것으로 기대된다.

 연구 책임자인 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 나건 교수는 “이번 성과는 단순 폐색 중심의 기존 색전 소재를 영상 유도형 치료 소재로 진화시켜 정밀한 국소 치료와 환자의 신체적 부담 경감에 기여했다는 데 의의가 있다”며 “향후 이 플랫폼을 중재 시술용 차세대 바이오소재로 확장하고 관련 의료기기 분야의 응용 연구를 지속할 계획이다”라고 밝혔다.

(그림1) 주사형 하이드로겔의 제조 및 간세포암 색전 치료 적용 개념도

생체적합성 고분자 기반 하이드로겔에 탄소점/철 복합체를 도입하여 주사형 색전 플랫폼을 구현하는 과정을 나타낸 것이다. 개발된 하이드로겔은 카테터를 통해 혈관 내로 전달되어 물리적 혈관 폐색을 유도하며, 동시에 CT·MRI 영상 추적과 활성산소(ROS) 기반 치료 기능을 함께 수행하도록 설계됐다. 본 그림은 색전·영상·치료 기능이 하나로 통합된 이번 연구의 핵심 개념을 직관적으로 보여준다.

(그림2) 하이드로겔의 CT 및 MRI 조영 효과 확인

개발된 하이드로겔의 CT 및 MRI 영상 조영 가능성을 평가한 결과다. CT 분석에서는 하이드로겔이 기존 조영제 및 탄소점 기반 복합체와 유사한 수준의 조영 특성을 유지하며, 농도가 증가함에 따라 Hounsfield Unit(HU) 값도 함께 증가하는 경향을 확인했다. MRI 분석 역시 철 복합체를 포함한 하이드로겔에서 농도 의존적인 신호 변화가 나타나, 하이드로겔 상태에서도 MRI 조영 기능이 안정적으로 유지됨을 입증했다. 본 결과는 개발된 하이드로겔이 시술 중 위치 확인과 시술 후 추적 관찰이 모두 가능한 ‘이중 영상 기반 색전 플랫폼’으로 활용될 수 있음을 보여준다.

(그림3) 3차원 혈관 모델에서의 하이드로겔 색전 효과 확인

개발된 하이드로겔을 마이크로카테터를 이용한 3차원 혈관 모델에 적용하여 실제 혈관 폐색 가능성을 평가한 결과다. 하이드로겔은 혈류가 흐르는 조건에서도 다른 부위(원위부)로의 이동 없이 주입 부위에 안정적으로 유지되며 혈관을 효과적으로 막아, 단순 소재 개발을 넘어 실제 중재 시술 적용 가능성을 입증했다. (빨간색 원: 하이드로겔 주입 부위)