외과용 임플란트는 효과적인 녹내장 치료 방법 중 하나다. 그러나 수술 5년 후에도 작동하는 임플란트 장치는 시중에 출시되어 있는 장치 중 절반가량뿐이다. 이 문제를 해결하기 위해 한 연구팀이 임플란트에 미생물이 축적되는 현상인 생물 축적(biofouling)을 방지하는 미세 작동기를 개발했다. 퍼듀대학 연구팀은 미세 작동기가 장착된 임플란트를 개발해 배액관을 자동적으로 세척할 수 있도록 장치가 자기장에 반응하도록 만들었다.

녹내장 환자를 위한 스마트 아이 임플란트(Smart Eye Implant)

녹내장은 안구의 시신경에 손상을 입는 질병으로 조기에 증상을 감지해 즉시 치료하지 못하는 경우 시력 상실로 이어질 수 있다. 녹내장의 핵심적인 증상은 체약 배수 문제로 인해 안구 내에 압력이 발생하는 것이지만 모든 환자가 이 같은 특정 징후를 보이는 것은 아니다.

안과 전문의는 녹내장 치료에 치료제, 이식 및 수술 방법을 사용하고 있다. 치료제는 주로 녹내장 초기와 중기에 권장하고 있다. 치료제에 반응하지 않는 경우 보통 수술이 필요하다. 이식 가능한 녹내장 배액 장치(GDD)는 안구 내의 과잉 체액을 배수하는 기능 때문에 그 인기가 점점 높아지고 있지만 이식하고 몇 년 후에는 기능을 하지 못하게 된다.

이에 퍼듀대학 연구팀은 이식 가능한 녹내장 배액 장치 기능의 미세 작동기를 개발했다. 임플란트 내에 장착한 이 미세한 요소는 장치의 수명을 상당히 연장시킬 수 있다.

이식 가능한 GDD가 이식 후 5년 이내에 무용지물이 되는 이유 중 하나가 바로 생물 축적이다. 이는 미생물이 장치가 이식되는 동안과 이식된 이후 장치 내에서 축적되기 때문에 발생한다. 이 같이 미생물이 축적되면 임플란트의 성능은 상당히 떨어진다.

"연구팀은 마이크로기술을 사용해 생물 축적 문제를 해결할 수 있는 새로운 배액 장치를 개발했다. 이 장치로 해로움 생물 축적 문제를 해소할 수 있게 됐다. 이는 맞춤형 의료 분야에서 상당한 도약이다"라고 이번 연구의 선임 저자인 이효원 박사는 말했다.

특별한 스마트 임플란트

다른 이식 가능한 GDD처럼, 퍼듀대학 연구팀이 개발한 장치는 녹내장 환자의 안구 내에서 과잉 체액을 배수할 수 있다. 유일한 차이점은 자가 세척이 가능하고 맞춤형 기능이 있는 스마트 기술을 사용했다는 것이다.

기존 모델과 비교 시, 신제품 하이테크 안구 임플란트에는 자기장을 감지할 수 있는 미세 작동기가 장착되어 있다. 장치가 자기장에 노출되면 튜브 내에 축적되어 있었던 생물 물질이 흘러내릴 수 있도록 진동을 하게 된다. 그 결과, 임플란트의 배액관이 세척되고 최적의 성능 상태로 재설정되는 것이다.

새로운 임플란트는 언제든 자기장에 노출될 수 있다고 이 박사는 설명했다. 그리고 환자들은 자신의 이식 GDD를 재설정하기 위해 더 이상 침습적인 시술을 받을 필요가 없다고 덧붙였다. 자기장을 통해 축적된 생물물질을 체외로 유도할 수 있기 때문이다.

새로운 장치는 자가세척 기능 외에 환자마다 다른 다양한 녹내장 정도에 따라 치료를 조절할 수 있는 기능이 있다. 안구 내에 압력의 정도에 따라 맞춤형 방식을 선택하는 것이다. "주문식 기술로 녹내장 치료가 보다 신뢰 가능하고 안전하며 효과적이게 됐다"고 이 교수는 덧붙였다.

연구팀은 현재 이 기술에 대해 특허 신청을 한 상태다. 그리고 라이선스를 체결해 상업화할 수 있는 파트너 기업을 찾고 있다.

녹내장 치료

녹내장 치료

시력 상실을 예방할 최상의 방법은 녹내장을 조기에 감지해 치료하는 것이다. 이식 가능한 GDD 외에 녹내장 환자에게 적용할 수 있는 또 다른 치료법이 있다.

1. 안약 및 정제: 조기 단계의 녹내장 환자에게는 이 두 가지 유형의 치료제를 권장하고 있다. 치료제의 주성분은 안압을 줄이는 데 효과적이다.

2. 레이저 육주성형술: 이 레이저 사용 수술은 안구 내에 평평하게 간격을 둔 화상 자국을 만들어 체액이 흐를 수 있게 만든다.

3. 표준 수술: 치료제와 레이저 방법이 효과를 내지 못하는 경우, 임상의들은 안구 수술을 제안한다. 섬유주절제술이라고 하며 체액이 흐를 수 있는 통로를 만든다.

녹내장의 유형

녹내장에도 선천성부터 만성 질병으로 인한 합병증까지 여러 가지 유형이 있다.

- 선천적 녹내장은 안구 체액의 정상적인 배수에 영향을 미치는 안구 질환이 있는 어린이에게서 주로 발병한다.

- 폐쇄각 녹내장은 안구가 체액을 배수하지 못하기 때문에 유발되는 의료적 상황으로 간주된다. 이 증상을 가진 환자는 극도의 안구 통증을 겪으며 시야가 흐릿해진다.

- 정상 안압 녹내장은 안압이 낮거나 정상적인 상태에 나타나는 질병이다. 녹내장을 예방하기 위해서는 안압을 낮게 유지하는 것이 정상적이지만 정상 안압 이하인 경우 증상을 악화시킬 뿐이다.

- 2차 녹내장은 백내장 및 당뇨병 같이 만성질환과 관련이 있다.

[메디컬리포트=김건우 기자]