보라매병원 박지웅 교수, 산소 조절하는 ‘하이드로겔’로 피부 괴사 예방 가능성 열어

서울대학교병원운영 서울특별시보라매병원(병원장 이재협) 성형외과 박지웅 교수 연구팀이 피부 피판 재건 수술에서 발생할 수 있는 조직 괴사를 줄이는 새로운 기술을 개발해 주목받고 있다. 박 교수팀은 미국 하버드 의과대학 브리검여성병원의 Su Ryon Shin 교수 연구팀과 협업해, 체내에서 정량의 산소를 방출하며 조직 회복을 돕는 ‘산소 발생 하이드로겔’을 성공적으로 개발했다고 밝혔다.

피부 피판은 외과 수술에서 흔히 사용하는 재건 방법이지만, 말단 부위의 혈류 감소로 인해 조직이 괴사하는 부작용이 빈번하게 발생해왔다. 이번에 개발된 하이드로겔은 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 접근 방식이다.

연구진이 설계한 하이드로겔은 젤라틴 기반의 생체적합 소재로, 내부에 산소를 발생시키는 미세입자와 동시에 산소 발생 시 생성될 수 있는 독성 부산물을 제거하는 효소가 함께 포함되어 있다. 이 덕분에 조직에 해를 주지 않으면서도 필요한 만큼의 산소를 안정적으로 공급할 수 있다.

쥐 피부 조직을 이용한 실험에서도 이 하이드로겔의 효과는 뚜렷하게 나타났다. 특히 산소 발생 농도를 0.2%로 설정했을 때 피부 피판의 생존률이 가장 높았고, 혈류 유지 역시 가장 안정적이었다. 반면 산소 농도가 0.5%로 높아졌을 경우에는 염증 반응이 증가하고 조직 손상이 오히려 악화되었다. 이는 산소 공급이 ‘많을수록 좋은 것’이 아니라, ‘적절한 농도 유지’가 핵심이라는 사실을 시사한다.

조직 내 생리학적 반응에 대한 분석 결과 역시 고무적이다. 신생혈관 생성을 유도하는 VEGF 단백질, 미토콘드리아 생성을 촉진하는 유전자 PGC-1α와 NRF-1, 산화 스트레스를 줄이는 항산화 효소 SOD의 발현이 증가했고, 반대로 염증을 유발하는 지표들은 현저히 줄어든 것으로 나타났다. 세포 자멸 현상도 억제되면서 조직 전반에 걸친 재생 기전이 활성화된 것이다.

이번 연구는 단순히 산소를 공급하는 데 그치지 않고, 조직 내 환경을 능동적으로 조절함으로써 손상된 조직의 회복을 유도하는 ‘스마트 바이오소재’의 가능성을 제시했다는 점에서 학문적, 임상적 의의가 크다.

박지웅 교수는 “정밀한 산소 조절이 가능한 하이드로겔은 당뇨발성 궤양이나 허혈성 근육 질환 등 다양한 만성 질환에도 응용이 가능할 것”이라며 “재생의학의 새로운 치료 전략으로 활용될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.

해당 연구 결과는 국제 생체재료학 저널 Bioactive Materials 2025년 5월호에 게재됐다.