붙여서 혈압 조절…혈압 낮추는 임플란트 장치 등장 [핵잼 사이언스]

고혈압은 전 세계적으로 가장 흔한 만성 질환이다. 국내에서는 성인 3명 중 1명이 앓고 있으며 미국 성인 역시 절반에 가까운 비율을 차지할 만큼 흔하다. 고혈압 자체는 별 증상이 없지만, 제대로 치료하지 않고 방치할 경우 심근경색이나 뇌졸중, 만성 신부전 등 각종 질환의 위험도가 높아질 수 있어 적절한 치료가 필수적이다.

고혈압은 약물 치료에 비교적 잘 반응하는 질환으로 적절한 약물 치료와 생활 습관 교정, 체중 조절, 운동을 통해 대부분 목표 혈압에 도달할 수 있다. 하지만 일부 환자는 3가지 이상의 약물 치료에도 목표 혈압(수축기 140㎜Hg, 이완기 90㎜Hg 이하)에 도달하지 못하는 난치성 고혈압 환자다.

난치성 고혈압 환자는 전체 고혈압 환자의 10% 정도로 국내 20세 이상 성인 고혈압 인구 약 1300만명 중 약 130만~190만명이 해당하는 것으로 추산된다. 뒤집어 말하면 90% 정도는 목표 혈압에 도달한다는 의미이기도 하지만, 워낙 고혈압 환자가 많다 보니 3가지 이상 약물 치료에도 목표 도달에 실패하는 난치성 고혈압 정복이 새로운 과제로 떠오르고 있다.

펜실베이니아 주립대 타오 저우 교수 연구팀은 최근 약물 치료에 반응하지 않는 난치성 고혈압을 위한 새로운 대안으로 경동맥동에 부착해 혈압을 조절하는 접착식 3D 프린팅 생체 전자 장치 ‘캐로플렉스’ (CaroFlex)를 개발했다.

캐로플렉스는 인체 조직과 유사한 부드럽고 신축성 있는 하이드로겔 소재로 제작된 3D 프린팅 생체 전자 장치다. 이 장치의 작동 원리는 ‘혈압 반사’(baroreflex) 메커니즘에 기반한다. 동맥에는 혈압 변화를 감지하는 감각 기관인 혈압 수용체가 존재하며, 특히 경동맥이 갈라지는 부위인 경동맥동(carotid sinus)에 이런 수용체가 밀집돼 있다. 캐로플렉스는 이 수용체에 전기적 자극을 가해 혈관을 이완시키고 혈압을 낮춘다.

기존 장치와 비교해 캐로플렉스의 장점은 접착성 하이드로겔 층을 통해 봉합 없이도 생체 조직에 안전하게 부착될 수 있으며, 기존 크기보다 두 배 이상 신장될 수 있는 유연성을 갖춰 혈관의 동적인 움직임에도 밀착 상태를 유지한다는 것이다. 덕분에 수축과 이완을 반복하는 큰 혈관에서 주변 조직에 문제를 일으키지 않고 밀착해서 기능을 수행할 수 있다.

쥐를 대상으로 한 동물 실험에서 캐로플렉스는 약물 치료 없이도 평균 15% 정도 혈압을 낮추는데 성공했다. 또한 이식 후 2주가 지난 시점에서도 주변 조직에 손상이나 면역 반응 없이 깨끗하게 통합된 것이 확인됐다. 다만 인체 내 주요 혈관을 다루는 만큼 사람을 대상으로 한 임상 실험을 위해서는 신중한 접근과 검증이 필요할 것으로 보인다.

저우 교수는 “이번 연구는 3D 프린팅 기술을 통해 생체 전자 장치를 효율적으로 설계하고 제작할 수 있는 경로를 제시했으며, 향후 임상 시험을 통해 난치성 고혈압 치료의 새로운 패러다임을 제시할 것”이라고 기대했다. 이 연구 결과는 학술지 ‘Device’에 게재됐다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com