사진: 돼지 피부 유래 ECM·키토산·트라켈로사이드 기반 Tr-maCSE 하이드로겔의 제조 과정과 항균·항산화·항염증, 혈관신생 및 ERK1/2 활성화를 통한 피부 재생 기전 모식도

순천향대학교(총장 송병국)는 의과대학 재생의학교실 이병택 교수와 천안병원 외과 배상호 교수 공동연구팀이 상처 회복과 피부조직 재생을 촉진하는 광 가교형 다기능 하이드로겔을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 돼지 피부 유래 세포외기질(ECM)과 키토산, 식물 유래 천연물질인 트라켈로사이드(Tracheloside)를 결합해 항균·항산화·항염증 기능과 조직재생 기능을 동시에 갖춘 ‘Tr-maCSE 하이브리드 하이드로겔’을 개발했다.

당뇨병성 궤양이나 욕창 등 만성·난치성 상처는 감염과 지속적인 염증, 산화스트레스 등으로 인해 정상적인 피부 재생이 지연되는 경우가 많다. 기존 창상 치료용 하이드로겔은 상처를 보호하고 습윤 환경을 유지하는 데 효과적이지만, 손상된 피부조직의 재생을 적극적으로 유도하는 데는 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 하이드로겔은 빛을 조사하면 상처 부위에서 빠르게 굳어 손상된 조직에 밀착되도록 설계됐다. 피부 세포외기질은 조직재생에 필요한 생리활성 신호를 제공하고, 키토산은 구조적 안정성과 항균 기능을 담당한다. 여기에 트라켈로사이드가 지속적으로 방출되면서 염증과 산화스트레스를 억제하고 피부세포의 증식과 이동을 촉진한다.

동물실험에서도 상처 회복 효과가 확인됐다. 연구팀이 쥐의 등 피부에 약 8㎜ 크기의 전층 피부결손을 만든 뒤 하이드로겔을 적용한 결과, 1주 후 상처 폐쇄율은 76.51%로 무처치 대조군(39.28%)보다 높게 나타났다. 2주 후에는 90.74%까지 증가해 대조군(63.41%)과 키토산 하이드로겔 적용군(78.38%)보다 높은 회복 효과를 보였다.

특히 조직학적 분석에서는 정상 피부와 유사한 새로운 표피층과 치밀하게 배열된 콜라겐이 관찰됐으며, 모낭과 피지선 등 피부 부속기관의 재생 가능성도 확인됐다. 연구팀은 유전자 및 단백질 분석을 통해 피부세포의 증식과 이동에 관여하는 ERK1/2 신호전달 경로가 활성화되는 것을 확인해 상처 회복을 촉진하는 작용 원리도 제시했다.

이병택 교수는 “이번 연구는 피부 세포외기질의 재생 신호와 키토산의 항균 기능, 트라켈로사이드의 항염·항산화 기능을 하나의 하이드로겔에 통합했다는 데 의미가 있다”며 “향후 당뇨병성 궤양과 욕창 등 만성·난치성 상처에 대한 유효성과 안전성을 추가 검증해 임상 적용이 가능한 재생형 상처치료 소재로 발전시키겠다”고 말했다.

이번 연구에는 순천향대학교 의과대학 재생의학교실 Md Sowaib Ibne Mahbub(쇼웹) 박사가 제1저자, 이병택 교수가 교신저자로 참여했으며, 배상호 교수 등이 공동연구자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 Advanced Composites and Hybrid Materials(IF 15.5)에 게재됐으며, 과학기술정보통신부·한국연구재단(NRF)과 순천향대학교의 지원을 받아 수행됐다.