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비타민D 함유된 나노섬유 드레싱, 수술부위감염 예방 가능해
등록일 : 2018-07-09 17:07 | 최종 승인 : 2018-07-09 17:07
김성은
▲수술부위감염 예방법(출처=게티이미지뱅크)

[메디컬리포트=김성은 기자] 피부는 감염을 유발할 수 있는 미생물을 막아내는 천연 장벽이다. 수술 시 환자는 감염에 취약해지기 때문에 의사는 수술부위감염(SSI)을 예방하기 위해 필요한 모든 조치를 취할 필요가 있다. 이를 해결하기 위해, 오리건주립대학 연구팀은 SSI 위험을 줄일 수 있는 비타민D가 함유된 나노섬유 드레싱을 개발했다.

SSI 감소시키는 칼시트리올

수술부위감염은 수술 받은 사람, 특히 당뇨병이나 면역체계 질환 같은 만성 질환자에게 주로 발생한다. 수술실을 멸균하고 상처 드레싱도 깨끗하지만, 수술 집도의는 감염 발생을 대비해 광범위 항생물질을 준비한다. 메티실린 내성 황색포도상구균과 반코마이신 내성 장구균, 녹농균이 가장 보편적인 기회감염 병원체다.

오리건주립대학 연구진은 SSI 발생 환자수를 줄이기 위해 비타민D가 함유된 나노 섬유 기반 상처 드레싱을 개발했다. 비타민D는 수술 부위에 항균성 펩타이드를 활성화한다.

이전 연구에서 적용한 25-하이드록시비타민 D3 혹은 칼시페디올이라는 비타민D는 체내에서 순환하는 비타민D 형태로 칼슘을 흡수하는 데 사용된다. 칼시페디올은 뼈를 강하고 건강하게 만드는 데 도움이 되지만, 비활성 비타민D이기 때문에 1,25-디하이드록시비타민 D3 혹은 칼시트리올이라는 생리활성 형태로 전환하기 위해서는 특정한 세포를 필요로 한다. "우리는 기존 방법을 대체할 수 있는 활성화 형태를 직접 만들기로 했다. 즉, 칼시트리올을 드레싱에 직접 적용하기로 한 것이다. 칼시트리올은 비타민D 표적 유전자로 전환돼 LL37 펩타이드를 만들어낸다"고 이번 연구의 공동 저자인 징웨이 시에 박사는 말했다.

LL37은 항균성 펩타이드로 카텔리시딘이라는 펩타이드에 속하는데, 체내에서 국소 및 전신성 감염에 대처하는 최전선 방어 역할을 한다. 펩타이드는 염증 및 상처 부위에서 주로 볼 수 있으며, 박테리아와 일반적인 진핵세포에 대한 독성 물질이다.

▲감염발생 위험을 차단하는 수술 집도의(출처=게티이미지뱅크)

나노섬유 드레싱의 장점

나노섬유 상처 드레싱의 경우, 연구진은 전자방사(electrospinning)라는 제조 방식을 사용했다. 이 방법은 중합체 용해물 또는 용액에서 방적사를 끌어내고 섬유용 스캐폴드로 보내기 위해 전기력을 사용한다. 조직의 세포 외 환경을 모방한 것이다.

이번 연구의 공동 저자인 에이드리안 F. 곰바르트 교수는 "전자방사 나노섬유 상처 드레싱은 국소적인 약물 전달용의 하이드로젤 또는 스폰지 이상의 장점이 있다. 전자방사 나노섬유 상처 드레싱은 흉터를 남기지 않고 상처를 치유하는 등 여러 가지 기능과 구조적 장점이 있다"고 설명했다.

연구팀은 파일럿 프로젝트를 테스트하기 위해 성형수술을 받은 환자의 피부를 채취했다. 그리고 배양 접시에서 채취한 피부에 상처 드레싱을 처치했다. 케라틴과 단핵 백혈구가 들어있는 표피 세포를 사용해 체외 테스트를 진행했으며, 임상 쥐로 체내 테스트도 함께 실시했다. 테스트 결과에 따르면, 드레싱은 4주 동안 비타민D 칼시트리올을 지속해서 전달할 수 있었으며 이로 인해 LL37 생성을 유도해 미생물을 제거할 수 있었다.

연구진은 개념을 입증할 연구로 비특이적 면역체계 반응을 강화할 수 있었다고 결론 내렸다. 이 유형은 항균 혼합물이 함유된 드레싱에 비해 항균약품 내성을 유도하지 않았다.

수술부위감염의 3가지 유형

▲청결과 소독이 필수(출처=게티이미지뱅크)

해마다 미국에서만 거의 30만 명의 수술 환자들이 수술 후 30일 이내에 감염에 걸린다. 이 때문에 의료비가 늘어나고 기회성감염으로 인한 사망 가능성도 높아지고 있다. 존스홉킨스의대에 따르면, 수술 환자가 SSI에 걸릴 가능성은 1~3%다.

미국질병통제예방센터에서는 세 가지 유형의 SSI가 있다고 설명했다. 첫째는, 절개 수술 부위에 발생하는 표피성 절개 SSI다. 둘째는 절개 부위가 근육 및 근처 조직까지 들어가는 심부절개 SSI다. 셋째는 장기 SSI로 피부와 근육, 주변 조직 외에도 수술에 관련된 신체의 다른 부위에도 영향을 미친다.

SSI를 예방하지 않는다면, 환자는 고열과 통증, 메스꺼움, 구토, 폐렴, 요도관 감염, 고혈압, 심지어 폐혈증 같은 합병증에 걸릴 위험이 있다. 환자가 고령이거나 과체중, 흡연자, 암이나 당뇨병 같은 위험 요인을 가지고 있다면, 감염은 심장 질환이나 뇌염, 감염 부위의 괴저 같은 다중 질환으로 이어질 수 있다. 감염의 심각성 및 위치에 따라 항생제를 사용하거나 추가 수술을 통해 SSI를 치료할 수 있다. 의료진은 상처 부위를 만져서는 안 되고, 회복실에 드나들 때에는 언제나 손을 청결히 유지할 것을 당부하고 있다.

[메디컬리포트=김성은 기자]

[메디컬리포트=김성은 기자]

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