전북대 수의대 문준호 교수팀, 차세대 심부전 치료용 ‘무선 심장 이식기기’ 개발 기여

전북대학교 수의과대학 문준호 교수(수의산과학, 사진)가 서울대학교병원 순환기내과 이승표 교수, 경희대학교 전자정보융합공학과 김상혁 교수, 서울대학교 화학생물공학부 김대형 교수 등과 함께 공동연구팀을 꾸려 심부전 환자의 치료에 획기적인 차세대 심장 이식기기 개발을 위한 연구 성과를 발표했다.

이번 연구 성과는 전기전자공학 분야의 세계적 권위지인 ‘Nature Electronics(IF=42.3, 상위 0.1%)’에 이달 게재되면서 학문적 우수성을 입증했다(A wearable-to-implant wireless power transfer technology with variation tolerance).

기존의 무선 전력 전송 방식은 심장의 운동에 이식된 체내 기기의 위치 변화나 늘어남으로 미세한 어긋남(Misalignment)이 발생하면 전력 전달 효율이 급격히 감소하는 한계를 보였다.

연구진은 이러한 한계를 극복하고, 생체 내에 이식된 심장 이식기기에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 변형 내성(Variation-tolerant) 무선 전력 전송(Wireless power transfer) 기술을 개발했다. 체내에 이식된 기기의 움직임과 변형 때문에 충전기와 어긋남이 발생해도 높은 충전 효율을 보이는 기술이다.

무엇보다 in vivo(동물) 모델에서 완전한 무선 연결 기반의 심장 페이싱(Cardiac pacing)이 가능함을 입증하고, 유도된 부정맥을 정상 박동으로 회복시키는 데 성공했다.

동물 모델에서의 실증은 문준호 교수가 담당했다.

문 교수는 토끼 및 돼지 대동물 모델의 피하 및 심장 표면에 기기를 안정적으로 이식하고, 실시간 심전도 모니터링을 통해 좌심실·우심실 다중 부위 심장 페이싱(Pacing)과 심실 빈맥 발생 시 무선 오버드라이브 페이싱(wireless overdrive pacing)을 통한 정상 심박동 회복 효과를 입증함으로써 임상 적용 가능성을 입증했다.

연구진은 “초기 단계의 이식형 심부전 기기 기술을 확보한 성과”라며 “이번 연구를 기반으로, 심부전의 예방과 치료가 동시에 가능한 혁신적인 심장 이식기기를 개발하고 있다”고 설명했다.

문준호 교수는 앞으로 다양한 방법을 통해 여러 심부전 모델 동물을 구축할 계획이다. 문 교수는 “개발된 심부전 동물 모델을 이용해 환자 맞춤형 심부전 이식기기 개발에 협력할 것”이라며 “동물 모델을 이용한 심부전 예방, 치료 메커니즘 규명에도 기여하고 싶다”고 포부를 밝혔다.