주사바늘이 몸 안에서 부드러워졌다···조직 손상·재사용 방지

KAIST, 가변 강성 정맥 주사바늘 개발

주사는 아프다. 날카로운 주사 바늘에 부드러운 살이 찔리는 것도 아프지만, 주사를 맞은 후 딱딱한 바늘이 생체 조직과 맞닿으며 손상이나 염증을 일으키기도 한다. 주사를 꽂고 있으면 움직임도 부자유스럽다. 

또 의료진이 주사바늘에 찔려 감염되거나, 비용 문제 등으로 주사를 재사용하는 경우가 있어 환자가 추가 감염 위험에 노출된다는 것도 기존 주사의 문제다.

KAIST(총장 이광형)는 주사를 놓은 후엔 부드러워져 생체 조직에 부담을 안 주고 재사용도 막을 수 있는 새로운 형태의 주사바늘을 개발했다고 13일 밝혔다.

체온에 의해 부드러워지는 가변강성 정맥 주사바늘 (자료=KAIST)

이 학교 전기및전자공학부 정재웅 교수와 의과학대학원 정원일 교수 공동 연구팀이 개발한 가변 강성 정맥 주사바늘은 주입 후에는 체온에 의해 유연해지는 특성을 갖는다. 정맥에 약물을 주입할 때 주사 삽입 부위의 움직임을 자유롭게 할 수 있다. 주사 바늘에 의한 혈관 벽 손상도 막을 수 있다. 바늘이 흐물흐물해지기 떄문에 재사용도 불가능하다.

연구팀은 액체금속의 일종인 갈륨으로 주사바늘 구조를 만들고, 이를 생체적합성 폴리머로 코팅했다. 딱딱한 상태에서는 일반 정맥주사와 비슷한 강도로 조직을 관통하지만, 몸 안에 들어가면 체온에 의해 갈륨이 액체화되며 조직이 부드러워져 주변 조직 손상을 막는다. 갈륨의 녹는점은 29.76℃이다.

이 가변 강성 정맥 주사바늘은 박막형 온도 센서를 탑재할 수 있도록 디자인됐다. 환자 심부체온의 실시간 모니터링이 가능하며, 주사바늘 위치가 잘못돼 혈관이 아닌 다른 조직으로 약물이 누수될 떄 감지할 수도 있다.

일회용 가변강성 정맥 주사바늘 (a) 체온에 의해 기계적 물성 변화가 가능한 일회용 정맥 주사바늘 활용에 대한 개념도, (b) 상용 정맥 주사바늘과 가변강성 정맥 주사바늘, (c) 상용 정맥 주사바늘과 가변강성 정맥 주사바늘의 생체조직 친화력 비교 (자료=KAIST)

정재웅 교수는 "개발된 가변 강성 정맥 주사바늘은 기존의 딱딱한 의료용 바늘로 인한 문제를 극복해 환자와 의료진 모두의 안전을 보장하고, 주사바늘 재사용으로 인한 감염 문제를 해결할 수 있다"라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업, 생체신호센서융합기술개발사업, 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 최근 실렸다. 논문 제목은 A temperature-responsive intravenous needle that irreversibly softens on insertion 이다.