광주과학기술원(GIST)은 지구·환경공학부 김인수 교수 연구팀이 공압출로 고분자를 섬유화하는 공정을 통해 고성능 혈액투석용 중공사(hollow fiber) 분리막을 개발하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.

기존의 일반적인 이중 방사노즐과 비교했을 때 순수 수투과도는 400% 증가하고 요독 물질 제거 효율은 150% 높아진 반면 혈액 내 존재하는 단백질 손실량은 50% 이하로 감소돼 향후 상용화된다면 혈액투석 성능을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다.

김 교수는 전량 수입에 의존하고 있는 혈액투석용 중공사막 국산화를 위해 고성능 혈액투석용 중공사 분리막 개발 연구를 진행 중이며, 2021년 혈액투석용 중공사 분리막 제조 기업 ㈜이노셉을 설립해 현재 최고기술책임자(CTO)를 맡고 있다.

말기신부전증 환자는 신장 기능 저하로 인해 혈액 내 요독 물질이 정상적으로 배출되지 않아 혈액투석, 복막투석, 신장이식 등 치료가 필요하며, 이중 혈액투석 환자는 약 80%를 차지하고 있다.

연구팀은 중공사막 제조 시 삼중 방사노즐을 이용해 고분자 용액을 방사하면서 외측에 유기용매를 동시에 방사하는 공압출 방사 공정을 도입해 중공사막의 내측(bore-side)과 외측(shell-side) 기공 구조를 동시에 조절하는 데 성공했으며, 이를 통해 요독 물질 제거 효율을 크게 향상시켰다.

 또 연구팀이 개발한 분리막은 해외 글로벌 기업의 가장 우수한 성능을 보이는 상용 혈액투석용 중공사막과 비교해 요독 제거 효율 및 혈액 내 단백질 손실 저감 측면에서 우수한 혈액투석 성능을 나타냈다.

김 교수는 “공압출 공정을 통해 중공사막의 기공 구조를 정밀하게 조절해 혈액투석 효율을 크게 향상시킬 수 있는 혈액투석용 중공사막을 개발했다”며 “향후 혈액투석용 중공사막이 상용화될 경우 기존 전량 수입에 의존하던 혈액투석용 중공사막을 대체할 뿐 아니라 신장질환 환자의 치료 효율을 크게 개선하여 삶의 질 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지역혁신 선도연구센터(RLRC), 미래유망융합기술파이오니어 및 중소벤처기업부의 민간투자 주도형 기술창업 지원 사업의 지원을 받았으며, 화학공학 분야 상위 3.5% 국제학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 지난 5월 29일 게재됐다.