오랜 기간 동안 스텐트 (Stent) 시술은 심장 혈관 질환을 치료하는 데에 사용되어 왔다. 심장 혈관이 좁아져 혈류가 원활하지 않을 때 풍선 혈관성형술 (Balloon-angioplasty)을 이용하여 혈관을 넓혀 혈류를 정상화하고, 이 혈류를 유지시키기 위해 혈관벽을 지지해주는 스텐트를 시술하게 된다. 이러한 스텐트 시술의 가장 큰 단점은 많은 환자에게서 스텐트에 이물질이 재협착되는 증상 (in-stent restenosis)이 나타난다는 점이다. 이 증상을 근본적으로 방지하기 위하여, 혈관 내에서 일정 기간 혈관벽을 지탱한 이후 녹아 없어지는 생체흡수성 (Bioresorbable) 스텐트를 제작하려는 시도가 활발히 이루어지고 있다.

본 연구에서는 이러한 생흡수성 스텐트 위에, 생흡수성 전자 재료와 치료용 나노입자를 사용하여 진단과 치료가 동시에 가능한 전자 스텐트를 서울대 공대, 텍사스 대학교와 공동으로 개발하였다. 이 전자 스텐트 내에는 혈류센서와 온도센서가 포함되어 있어 이를 측정할 수 있고, 측정된 데이터는 생흡수성 메모리에 저장하며, 스텐트 그 자체를 안테나로 활용하여 원격 통신을 할 수 있다는 사실이 확인되었다. 저장된 데이터를 분석하여 필요한 경우에는 무선으로 실리카 (SiO2) 나노입자 내에 담지된 약물을 방출하게 할 수 있었다. 또한 치료용 세리아 (CeO2) 나노입자가 혈관 내에서 활성 산소를 제거하여 재협착을 일으키는 원인 중 하나인 염증 반응을 효과적으로 억제하는 사실도 밝혀졌다. 마지막으로, 이 모든 기능을 수행한 뒤에는 생체 내에 별다른 영향을 끼치지 않고 모두 체내에 흡수되는 것을 확인하였다.

본 연구는 기초과학연구원(IBS) 소속의 다양한 전공의 연구진들이 융합한 연구로, 새로운 의료기기인 ‘전자 스텐트’의 개념을 제시하고 기초적인 단계에서 이의 기능을 보인 것에 의의가 있다. 또한 혈관 재협착을 방지하는데에 사용될 수 있는 치료용 나노입자 (세리아 나노입자와 실리카나노입자)의 활용 가능성을 제시한 데에 의의가 있다. 본 연구는 ACS Nano (IF: 12.033) online 게재되었다.