당뇨성 궤양, ‘신발 안창’으로 치료…산소 공급으로 재생 촉진

2019-01-15 17:04:18 허성환 기자

당뇨병 궤양 치료를 위한 신발 안창이 개발돼 의학계 관심이 집중되고 있다.

당뇨병은 다양한 합병증을 동반해 신중하게 관리할 필요가 있는 질환이다. 만성 족부 궤양도 이러한 합병증 중 하나다. 이러한 질병은 자체적으로 치유가 불가능하며 출혈이 있을 때까지 자각 증상도 나타나지 않는다. 

미국족부의학회에 따르면, 미국 당뇨병 환자의 15%는 발 궤양을 앓을 가능성이 있다. 현재 미국에서만 당뇨병 환자 중 약 14~24%가 발가락이나 발, 다리를 절단하는 수술을 받는다. 

이에 따라 퍼듀대학 연구팀은 당뇨병 환자가 이동 중인 상태에서도 궤양을 치료할 수 있는 신발을 고안했다.

당뇨병성 궤양과 산소의 필요성

체내 혈당 수치가 높으면 신경이 손상돼 발가락이나 발의 감각을 잃게 된다. 당뇨병 환자는 일반적으로 통증을 느끼지 못하기 때문에 부딪히거나 혹이 생겨도 간과하는 경향이 있다. 

그리고 찰과상 등으로 피부 조직이 파괴되며 궤양이 생기게 된다. 게다가 피부가 건조하고 혈액 내 혈당이 높아지면 치유 과정이 지연된다.

퍼듀대학 전기 및 컴퓨터공학과 배벅 지아이에 교수는 하루종일 산소를 배출할 수 있는 시스템을 만들어 당뇨병으로 인한 상처를 치료하는 방법을 개발했다. 

제아이에 교수 연구팀은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)이라는 실리콘 소재를 사용해 신발 안창 두 개로 구성된 프로토타입을 만들었다. 안창의 바닥층에 있는 공간에는 산소를 넣었으며 위층은 산소가 투과하도록 만들었다.

기존 방법 vs. 획기적인 치료법

메모리얼 병원의 발 전문의 데스몬드 벨 박사는 궤양은 상처 표면에서 활력이 약화된 조직을 제거해 치료할 수 있다고 설명했다. 그리고 염증이 생긴 발의 일부를 제거할 수도 있다.

새로 개발한 신발의 안창에서는 바닥층에 압력이 가해질 때마다 산소가 배출된다. 

즉, 착용자가 걸을 때마다 압력이 가해질 수 있어 산소가 상층으로 투과해 나온다. 그리고 산소가 충분한 양의 산소를 받게 되면 치유 과정이 가속화된다. 

기존에 사용되는 치료 형태인 고압산소요법 치료 시 당뇨병 환자는 한 장소에서 움직이지 않고 머물러야 한다. 그러나 이번에 개발된 혁신적인 방법을 사용하면 환자가 어디에 있는 궤양 치료를 즉시 받을 수 있다.

안창 제작을 위한 3D 프린팅

연구팀의 목표는 의사의 처방 및 감염된 발 부위의 사진으로 상처 부위 맞춤형 신발 안감을 제작하는 것이다. 

현재 이러한 신발 안창은 저가로 대량 맞춤형 생산이 가능하다. 연구팀은 주조물의 패턴을 만드는 대신 안창을 3D 프린트 할 계획을 세우고 있다. 3D 프린팅의 기술적 속성은 조정이 가능하고 다공성이 있어 유연성을 제공할 수 있기 때문이다.

바이하브 제인 박사는 “제작 과정을 더욱 신속하게 처리하기 위해 전문적인 여러 가지 사안을 해결해야 한다”고 말했다.

국부적 지탱 및 투과성 강화

연구팀은 발바닥의 압력이 균일하게 분포돼야 한다고 설명했다. 이는 맞춤형 안창으로 반구형의 중족골을 지탱할 수 있게 만들었다. 안창의 여러 부위에 다른 강도가 가해지는 경우에도 국부적으로 지탱할 수 있게 만들었다.

이 신발 안창은 실리콘 소재의 고무를 레이저로 주조했으며 궤양 부위에만 산소를 가할 수 있도록 만들었다. 지앙 홍지에 박사는 레이저 기계로 투과성을 강화해 다량의 산소로 상처 부위만 표적을 삼을 수 있다고 말했다.

연구팀은 시뮬레이션을 통해 53~81kg 체중의 환자가 1일 최소 8시간 동안 산소를 공급받을 수 있다는 것을 확인했다. 그리고 이 신발 안창은 개인의 체중에 따라 맞춤 제작할 수 있어 어떤 무게에서든 견딜 수 있다고 강조했다.

전문가들은 “이 획기적인 제품은 당뇨병 환자가 어디에 있든 관계없이 치료를 받을 수 있게 했다”며 “이 치료법은 휴대성뿐만 아니라 편리성까지도 확보한 셈이다”고 설명했다.

[메디컬리포트=허성환 기자]

[메디컬리포트=허성환 기자]