"의료기기 표면 세균, 싹싹 제거"… 항균 하이드로젤 개발

광주과기원-KIST, 인공 단백질 유사물질 ‘펩토이드’ 활용 세균 살균, 부착억제 기능 최적화… 바이오필름 형성 60% 억제 의료기기 표면에 세균이 달라붙어 생기는 감염을 막을 수 있는 젤 형태의 물질이 개발됐다. 의료기기 감염 문제를 줄이는 소재 기술로 널리 쓰일 전망이다. 광주과학기술원(GIST)은 서지원 화학과 교수팀이 김재홍 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀과 공동으로 항생제에 강한 내성을 가진 세균이 의료기기 표면에 형성하는 바이오필름을 효과적으로 억제하는 '다기능 항균 하이드로젤'을 개발했다고 12일 밝혔다. 병원에서 사용하는 의료기기인 카테터, 스텐트, 인공관절 표면에는 세균이 달라붙어 바이오필름을 형성한다. 바이오필름 내부의 세균은 끈적한 보호막 속에 있어 항생제 침투가 어려워 감염 치료 효과가 제한적이다. 연구팀은 펩토이드라는 인공 단백질 유사물질을 활용했다. 펩토이드는 자연 단백질 구조를 본떠 세균을 죽이거나 붙지 못하게 설계할 수 있으며, 젤라틴 하이드로젤 안에서 스스로 모여 나노 구조를 형성하는 자기조립 방식을 통해 살균 효과와 안전성을 동시에 높일 수 있다. 연구팀은 인체에 안전하고 젤 형태로 쉽게 제작할 수 있는 젤라틴을 기반으로 세균 살균과 부착 억제 기능을 동시에 최적화하는 새로운 항균 표면 전략을 제시했다. 단순히 펩토이드의 양을 늘리는 대신 젤라틴과 결합하는 비율을 조절해 젤 안에서 펩토이드가 완전히 고정되거나 일부가 뭉치는 다양한 구조를 만들었다. 실험 결과, 펩토이드가 고르게 퍼진 상태에서 세균 부착이 크게 줄면서 살균 효과를 유지했고, 사람 세포에는 거의 영향을 주지 않았다. 반대로 펩토이드가 지나치게 뭉친 경우에는 세균과 사람 세포 모두에 영향을 줘 살균 효과는 나타나지만 사람 세포 손상이 발생할 수 있음을 확인했다.연구팀은 하이드로젤을 이용해 대표적인 감염 세균인 황색포도상구균과 녹농균을 유리와 실리콘, 스테인레스 표면에 붙여 세균 부착 정도, 바이오필름 형성, 사람 세포에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과, 두 균 모두 바이오필름 형성을 기존 대비 약 60% 억제한 것으로 나타났다. 서 교수는 "항균 펩토이드와 하이드로젤 소재를 결합해 바이오필름 형성을 억제할 수 있는 새로운 표면 소재 개발 전략을 제시한 연구"라고 평가했다. 김재홍 KIST 박사는 "항균 기능뿐 아니라 다양한 생체 표면 설계로 확장 가능한 소재 플랫폼으로 발전할 수 있을 것"이라고 말했다했다는 점에서 큰 의미가 있다"고 말했다. 연구결과는 국제 학술지 '나노 레터스' 지난달 26일 온라인에 실렸다. 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr