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수술용 봉합사
수술용 봉합사는 조직 접착제보다 더 큰 힘을 발휘하고 자연 치유 과정을 가속화하는 능력을 갖고 있어 상처를 봉합하는 데 없어서는 안 될 요소입니다. 분해성 및 비분해성 플라스틱, 생물학적 유래 단백질, 금속 등 이러한 목적으로 채택된 수술용 봉합사 재료가 많이 있지만 강성으로 인해 성능이 제한되었습니다. 기존의 봉합사 재료는 불편함, 염증, 치유 장애를 비롯한 수술 후 합병증을 유발할 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위한 노력의 일환으로 몬트리올의 연구원들은 인간의 힘줄에서 영감을 얻은 혁신적인 TGS(Tough Gel Sheathed) 수술용 봉합사를 개발했습니다.
이 차세대 봉합사는 미끄럽지만 단단한 젤 외피를 포함하고 있어 연조직의 구조를 모방합니다. 견고한 겔 피복(TGS) 수술용 봉합사를 테스트하면서 연구원들은 거의 마찰이 없는 겔 표면이 기존 봉합사로 인해 일반적으로 발생하는 손상을 완화한다는 사실을 발견했습니다.
기존의 수술용 봉합사는 수세기 동안 사용되어 왔으며 치유 과정이 완료될 때까지 상처를 함께 고정하는 데 사용되었습니다. 그러나 조직 복구에는 이상적이지 않습니다. 거친 섬유는 이미 연약한 조직을 자르고 손상시켜 불편함과 수술 후 합병증을 유발할 수 있습니다.
연구원들에 따르면, 기존 봉합사의 문제점 중 하나는 연조직 사이의 불일치와 접촉 조직과 마찰하는 봉합사의 강성입니다. McGill University와 INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Center 팀은 힘줄의 역학을 모방하는 새로운 기술을 개발하여 이 문제에 접근했습니다.
인간의 힘줄에서 영감을 얻었습니다
문제를 해결하기 위해 팀은 힘줄의 역학을 모방하는 새로운 기술을 개발했습니다. “우리의 디자인은 이중 네트워크 구조로 인해 단단하고 강한 인체 내 엔도테논 외피에서 영감을 받았습니다.
엘라스틴 네트워크가 콜라겐 섬유를 결합시키는 동시에 엘라스틴 네트워크가 강화됩니다.”라고 McGill University의 Jianyu Li 조교수의 감독을 받는 박사 과정 학생인 수석 저자 Zhenwei Ma는 말합니다.
엔도테논 외피는 미끄러운 표면을 형성하여 주변 조직과의 마찰을 줄이고, 세포와 혈관, 물질 전달 및 힘줄 복구로 구성된 힘줄 손상의 조직 복구를 위한 물질을 전달합니다.
TGS(Tough Gel Sheathed) 수술용 봉합사는 환자의 필요에 따라 맞춤형 의약품을 제공하도록 설계될 수 있다고 연구진은 말했습니다.
차세대 봉합사 재료
McGill University 봉합사는 이 외장을 모방한 젤 봉투 내에 널리 사용되는 상업용 편조 봉합사를 포함합니다. TGS(Tough Gel Sheath) 수술용 봉합사는 최대 15cm 길이까지 제작할 수 있으며 장기 보관을 위해 동결건조할 수 있습니다.
연구진은 먼저 돼지 피부를 사용한 다음 쥐 모델을 사용하여 표준 수술용 봉합 및 매듭에 사용할 수 있고 감염을 일으키지 않고 상처 봉합에 효과적이라는 것을 입증했습니다.
TGS(강한 겔 피복) 수술용 봉합사는 엔도테논 피복과 병행하여 맞춤형 상처 치료를 제공하도록 설계될 수도 있습니다.
맞춤형 상처 치료
연구원들은 항감염, 상처 부위 모니터링, 약물 전달 및 바이오 이미징 응용 분야를 위한 항균 화합물, pH 감지 미세 입자, 약물 및 형광 나노 입자를 봉합사에 로딩하여 이 원리를 입증했습니다.
“이 기술은 고급 상처 관리를 위한 다양한 도구를 제공합니다. 우리는 이것이 약물 전달, 감염 예방, 심지어 근적외선 영상으로 상처를 모니터링하는 데 사용될 수 있다고 믿습니다.”라고 기계 공학과의 Li는 말했습니다.
"상처를 국소적으로 모니터링하고 더 나은 치유를 위해 치료 전략을 조정할 수 있는 능력은 흥미로운 탐구 방향입니다."라고 캐나다 생체재료 및 근골격 건강 연구 의장이기도 한 Li는 말합니다.
주요 참고자료:
1. 맥길대학교
2. 견고하고 다양한 표면 기능화를 위한 생체 영감을 받은 견고한 젤 외피. Zhenwei Ma et. 알. 과학 발전, 2021; 7 (15): eabc3012 DOI: 10.1126/sciadv.abc3012