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수술용 봉합사
수술용 봉합사는 상처를 봉합하는 데 필수적이며, 조직 접착제보다 더 큰 힘을 발휘하고 자연 치유 과정을 촉진합니다. 이러한 목적으로 사용되는 수술용 봉합사 소재에는 분해성 및 비분해성 플라스틱, 생물학적 유래 단백질, 금속 등 다양한 재료가 있지만, 강성으로 인해 성능이 제한되어 왔습니다. 기존 봉합사는 불편함, 염증, 치유 지연 등 수술 후 합병증을 유발할 수 있습니다.
이런 문제를 해결하기 위해 몬트리올의 연구자들은 인간의 힘줄에서 영감을 받아 혁신적인 TGS(강력한 젤 덮개) 수술 봉합사를 개발했습니다.
이 차세대 봉합사는 미끄럽지만 질긴 젤 외피를 포함하고 있어 연성 결합 조직의 구조를 모방합니다. 연구진은 질긴 젤 외피(TGS) 수술용 봉합사를 시험하여 마찰이 거의 없는 젤 표면이 기존 봉합사에서 흔히 발생하는 손상을 완화한다는 것을 발견했습니다.
기존의 수술용 봉합사는 수 세기 동안 사용되어 왔으며, 상처가 완전히 아물 때까지 상처를 고정하는 데 사용되었습니다. 하지만 조직 복구에는 적합하지 않습니다. 거친 섬유는 이미 연약한 조직을 손상시켜 불편함과 수술 후 합병증을 유발할 수 있습니다.
연구진에 따르면, 기존 봉합사의 문제점 중 하나는 인체 연조직과 접촉하는 조직에 마찰되는 봉합사의 강성 사이의 불일치입니다. 맥길 대학교와 INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Centre 연구팀은 힘줄의 메커니즘을 모방하는 새로운 기술을 개발하여 이 문제에 접근했습니다.
인간의 힘줄에서 영감을 받음
이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 힘줄의 역학을 모방하는 새로운 기술을 개발했습니다. "저희 디자인은 인체의 내측막(endotenon sheath)에서 영감을 받았는데, 이중 네트워크 구조로 인해 튼튼하고 강합니다.
맥길 대학교에서 지안위 리 조교수의 지도를 받는 박사 과정생이자 이 연구의 주저자인 젠웨이 마는 "이것은 콜라겐 섬유를 함께 묶는 동시에 엘라스틴 네트워크가 콜라겐 섬유를 강화합니다."라고 말했습니다.
엔도테논 덮개는 주변 조직과의 마찰을 줄이기 위해 미끄러운 표면을 형성하고, 세포와 혈관, 대량 운반 및 힘줄 복구를 포함하여 힘줄 손상 시 조직 복구를 위한 물질을 제공합니다.
연구자들은 TGS(강력한 젤 덮개) 수술 봉합사는 환자의 필요에 따라 개인화된 의료를 제공하도록 설계될 수 있다고 말합니다.
차세대 봉합사 소재
맥길 대학교(McGill University) 봉합사는 이 덮개를 모방한 젤 외피 안에 널리 사용되는 시판용 브레이드 봉합사를 포함하고 있습니다. 이 TGS(강력 젤 덮개) 수술용 봉합사는 최대 15cm 길이로 제작 가능하며, 장기 보관을 위해 동결 건조할 수 있습니다.
연구진은 먼저 돼지 피부를 사용한 다음 쥐 모델을 사용하여, 이것이 표준 수술 봉합과 매듭에 사용될 수 있으며 감염을 일으키지 않고 상처를 닫는 데 효과적임을 보여주었습니다.
TGS(강력한 젤 덮개) 수술용 봉합사는 엔도테논 덮개와 마찬가지로 개인화된 상처 치료를 제공하도록 설계될 수도 있습니다.
개인 맞춤형 상처 치료
연구진은 항균 화합물, pH 감지 미립자, 약물 및 형광 나노입자를 봉합사에 첨가하여 감염 방지, 상처 모니터링, 약물 전달 및 바이오 이미징 분야에 적용함으로써 이 원리를 입증했습니다.
"이 기술은 고급 상처 관리를 위한 다재다능한 도구를 제공합니다. 약물 전달, 감염 예방, 심지어 근적외선 영상으로 상처 모니터링에도 활용될 수 있을 것으로 기대합니다."라고 기계공학과의 리 박사는 말했습니다.
"상처를 국소적으로 모니터링하고 더 나은 치유를 위해 치료 전략을 조정하는 능력은 탐구하기에 흥미로운 방향입니다." 생체재료 및 근골격 건강 분야의 캐나다 연구 의장이기도 한 리의 말입니다.
주요 참고문헌:
1. 맥길 대학교
2. 견고하고 다재다능한 표면 기능화를 위한 생체모방 강인성 겔 쉬스. Zhenwei Ma 외. Science Advances, 2021; 7(15): eabc3012 DOI: 10.1126/sciadv.abc3012