초록 ▼

연구개요
혈관의 폐색(occlusion), 협착(stenosis), 동맥류(aneurysm) 등과 같은 혈관 질환은 암과 함께 한국인의 2대 질환이다. 과거에는 외과적 수술이 주요 치료 방법이었지만, 현재는 환자에게 부담이 적은 신경 중재적 시술(endovascular intervention)이 빠르게 보급되고 있다. 하지만, 시술을 위해 혈관 구조를 모니터링 하는데 있어 2차원 X선 영상만으로는 환자마다 상이한 혈관구조를 파악하기 어렵다. 이는 미세도관(microcatheter)의 반복적인 삽입을 야기하여, 혈관 내 조직의

연구개요
혈관의 폐색(occlusion), 협착(stenosis), 동맥류(aneurysm) 등과 같은 혈관 질환은 암과 함께 한국인의 2대 질환이다. 과거에는 외과적 수술이 주요 치료 방법이었지만, 현재는 환자에게 부담이 적은 신경 중재적 시술(endovascular intervention)이 빠르게 보급되고 있다. 하지만, 시술을 위해 혈관 구조를 모니터링 하는데 있어 2차원 X선 영상만으로는 환자마다 상이한 혈관구조를 파악하기 어렵다. 이는 미세도관(microcatheter)의 반복적인 삽입을 야기하여, 혈관 내 조직의 출혈과 같은 부작용을 발생시킬 가능성을 높인다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 실제 혈관과 유사한 인공혈관 모델을 제작하고 이를 활용해 미세도관을 사전 성형하려는 시도가 많았다.
그러나 기존 인공혈관 모델은 높은 마찰력, 부정확한 탄성계수 및 최대인장강도로 인해 실제 혈관의 특성을 정확히 구현해내지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구진은 실제 혈관의 내막과 중막을 모사한 독창적인 이중구조(윤활층/탄력층)를 가진 인공혈관 모델제작을 목표로 하였고, 실제 혈관의 물성과 유사한 인공 혈관 모델을 제작하였다.

연구 목표대비 연구결과
혈관 (뇌동맥, 대동맥, 관상 동맥, 등)은 각각의 기능에 따라 다양한 혈관 특성(인장강도, 탄성 계수, 연신율, 마찰 계수, 등)을 지닌다. 혈관 중 뇌동맥과 대동맥을 연결하는 내경동맥 (Internal carotid artery)은 인장강도 0.7~1.3 MPa, 탄성계수 0.82~2.2 MPa, 연신율 40~80%, 마찰계수 0.07~0.15를 가진다. 본 연구팀은 내경동맥을 모사하는 것을 목표로 하였다. 탄력층은 Sylgard 184 실리콘 고무 제품(A)와 새로이 제작한 DY-7 실리콘 고무 제품(B)의 질량비를 7:3으로 혼합하여 제작하였다. 서로 다른 체인 길이를 가지는 혼합물에서 분자량이 작은 폴리머(체인의 길이가 상대적을 짧은 DY-7)가 인장 실험 중 에너지를 소산 시켜주고 분자량이 큰 폴리머(체인의 길이가 상대적으로 긴 Sylgard 184)가 혼합체의 형태를 유지시키면서 연신율을 증가 시켜 준다. 이를 통해, 내경동맥과 비슷한 최대인장강도 0.9 MPa, 탄성 계수 1.2 MPa, 연신율 76%를 갖는 인공혈관 모델을 제작하였다. 게다가, 윤활층으로는 하이드로겔을 사용하였다. 본 연구팀은 하이드로겔을 인공혈관 모델의 내부 표면에 수십 마이크로의 두께로 균일하게 코팅을 하였다. 수분 함량이 높은 하이드로겔은 투명하고 실제 혈관과 유사한 낮은 마찰계수를 가진다. 개발된 인공혈관 모델의 마찰 특성을 실제 혈관과 비교 및 분석하기 위해서, 하이드로겔 스킨이 코팅된 엘라스토머와 하이드로겔 스킨이 코팅 안 된 엘라스토머의 마찰계수를 레오미터를 활용하여 정량화하였다. 하이드로겔 스킨이 코팅된 엘라스토머의 마찰계수는 0.07에서 0.15 이였다. 이를 통해, 기존 인공혈관 모델이 갖는 높은 마찰계수(1.5에서 4.0)의 한계를 극복하였다.

연구개발결과의 중요성
학문적, 인력 양성 측면으로는 실제 혈관과 유사한 특성을 갖는 재료군 선정, 인공혈관 모델의 제작과 관련된 핵심 기술들의 과학적 이해를 요구하며 표면, 고분자 물질에 특성화된 연구 인력 배출을 유도 한다. 또한 실제 혈관의 기계적 물성을 가진 인공혈관 모델은 의료전문가 양성을 위한 교보재로써, 수련의들의 현장감 있는 시술연습을 통해 높은 교육 효과를 낼 수 있을 것으로 예상한다. 기술적, 경제적, 산업적 측면으로는 단순 혈관형상의 모방만 있는 현재 연구의 패러다임에서 벗어나, 실제혈관의 마찰력 및 기계적 특성을 가진 인공혈관 제작 기술을 확보하여 의료기기 산업 전반에 활용도를 극대화 시키며 또한 동물 모델 대체도 가능할 것이다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1.1 인공 혈관 모델의 필요성 ... 5
• 1.2. 기존 인공혈관 모델의 현황 및 한계 ... 6
• 1.3 연구 개발 목표 및 연구 범위 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 3.1. 연구결과의 의미(활용방안) ... 19
• 3.2. 연구결과의 중요성(파급효과) ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 24
• 끝페이지 ... 31