인간의 수명이 늘어나게 된 것은 의료기술의 발달이 있었기 때문이다. 하지만 여전히 다양한 질병들이 새롭게 나타나고 있으며 기존의 질병이 내성을 가진 상태로 더 강한 질병이 생기는 경우가 있는만큼 치료제 개발 산업도 규모가 매우 크다. 치료제 개발에 있어서 화학적인 부분인 굉장히 많이 이용된다. 특히 고분자는 치료제 그 자체로서 특정 고분자에 따라 기능이 다르기에 여러 가지 고분자들이 제약에 많이 쓰이고 있다. 이제 몇 가지 고분자들의 치료제로서의 기능에 대해서 알아보도록 하겠다.
의료용 고분자는 성형하기 쉬운 기계적·물리적 성질을 갖춰야 하며, 체내에 이식했을 때 생체 거부 반응이 일어나지 않아야 한다. 또 체내의 여러 가지 단백질이나 혈액 성분들이 흡착됨으로써 기능이 저하되는 일도 없어야 한다. 이런 조건을 충족시키는 생체적합성 고분자 재료에는 혈액적합성 고분자와 조직적합성 고분자, 생분해성 고분자, 기타 의료용 고분자가 있다.
혈액적합성 고분자(blood compatible polymer)는 재료가 몸 안에 이식됐을 때 재료표면과 혈액 사이에 혈전이 생기는 것을 억제하는 재료다. 따라서 인공 심장·판막·혈관 등 혈액이 직접 접촉하는 심혈관계에 주로 이용된다. 병 때문에 혈관이 막히거나 수술 때 혈관 길이가 짧을 경우에 대비한 인공혈관 연구는 지난 수십 년 간 계속돼 왔고, 다양한 종류의 제품이 개발됐다. 혈관대체물을 개발하려는 최초의 시도는 합성고분자 재료인 폴리우레탄으로 만들어진 데이크론(Dacron)이나 폴리에스터(PET), 테플론(ePTFE)으로부터 제조된 관상동맥우회로이식술(coronary artery bypass graft·CABG)이다. 6~10mm 직경의 큰 혈관을 대체할 때는 상당히 성공적이지만 직경 3~4mm의 소구경 동맥에 적용할 때는 혈전증이 빨리 일어난다는 단점이 있다.
혈관 내피세포를 포함한 인공혈관의 개발도 이뤄졌다. 소구경 합성혈관의 혈전증 발생을 해결하기 위한 시도였다. 이러한 다양한 기술개발에도 불구하고 극소수의 혈관대체물만이 임상에 성공했다. 지금도 많은 연구실에서는 생분해되는 고분자재료를 기반으로 성장인자(growth factor)와 같은 생리활성물질을 만들어 인공혈관에 적용하는 방향으로 연구가 이뤄지고 있다.
인공심장에 쓰이는 고분자는 혈액과 직접 접촉을 하기 때문에 혈액이 응고되지 않도록 하는 항(抗)응혈성이 중요하다. 인공심장의 본체나 내부 코팅재로는 폴리우레탄, PVC, 폴리카보네이트 등이 사용되고 있지만 칼슘화에 의해 물성(物性)이 나빠지고 혈전이 생기는 현상 때문에 아직까지 영구적인 사용은 불가능하다. 헤파린(heparin) 같은 항응고제를 화학적·물리적으로 고정시키거나, 혈장단백질 흡착을 억제하기 위해 폴리에틸렌옥사이드(PEO)를 이용해 표면의 친수·소수(疏水)성을 조절하는 방법에 관한 연구도 진행되고 있다.
이외에도 고분자는 신약 개발에 있어서도 지대한 영향력을 발휘하고 있다. AIDs의 경우에는 아직도 완벽한 치료제가 없어 계속된 연구가 진행중이다. 최근에 N-deriatives로 이루어진 고분자화합물인 cyclam과 cyclen 화합물들이 각광받고 있으며 이 기사를 쓰고 본인도 관심이 있어 cyclam 고분자의 특징을 분석하는 졸업연구를 진행중이다.
고분자는 미래 산업에서 중요한 열쇠가 될 것이다. 소재의 개발에 있어서도 수명 연장에 필요한 치료제에 있어서도 고분자는 모든 분야에 관여를 하게 될 것이다. 하지만 우리나라의 고분자 산업은 많이 부족하기에 더 많고 전폭적인 지원이 있다면 더 좋은 성과를 얻을 수 있을거라고 생각된다.
원하던 케미 2019 여름호
작성자: 17-105 조영민
분야: 유기화학
참고문헌:
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