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건강

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착용 가능한 인공 신장을 개발하기 위한 중요한 연구결과

<KISTI의 과학향기> 제3244호

미국 드렉셀 대학(Drexel University), 중국 광시의과대학(Guangxi Medical University), 영국 브라이튼 대학(University of Brighton), 인도 심바이오시스 국제대학(Symbiosis International University)의 연구진은 착용 가능한 경량 인공 신장을 개발할 수 있는 새로운 요소 흡착제를 개발했다. 이 연구는 더 편리하고 더 편안하며 더 효과적인 투석을 할 수 있게 할 것이다.
 
신부전증을 가진 수백만 명의 환자들에게 충분한 신장 이식을 할 수 없다. 이식 이외의 유일한 방법은 정기적인 투석을 통해 유해한 세포를 제거하는 것이다.
 
투석은 매주 세 번씩 환자가 의료 센터를 방문해서 몇 시간 동안 진행된다. 이것은 성가신 일일 뿐만 아니라 매주 세 번씩 해서는 치료 효과가 좋지 않다. 즉, 신장은 피를 여과하는 역할을 하는데, 단지 매주 몇 번만을 수행해서는 큰 의미가 없다. 그래서 과학자들은 착용 가능한 인공 신장을 개발하기를 열망하고 있다. 한 가지 장애물은 체내의 질소 균형을 유지하기 위해서 요소를 제거해야 하는 것이다.
 
현재 사용되는 투석은 요소를 암모니아와 이산화탄소로 분해하는 효소를 사용해서 요소를 처리하지만 이런 반응을 수행하기 위해서는 너무 크고 무거운 물질을 필요로 하기 때문에 신체에 불편함을 준다. 그래서 이번 연구진은 새로운 접근 방식을 시도했다. 요소를 분해하는 대신에 2차원 나노시트인 MXene(금속 탄화물)를 사용했다. MXene는 나노미터의 얇은 층 사이에 요소 분자를 포집할 수 있었다.
 
실온에서 이 물질은 요소의 94%를 포획할 수 있었다. 체온(98.6 F)에서 시험했을 때, 이 물질은 더 많은 요소를 함유할 수 있었다. 또한 MXene은 세포를 죽이지 않기 때문에 인체에 안전하다.
 
이 물질은 편안하게 착용 가능한 인공 신장을 현실화하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 ACS Nano에 “MXene Sorbents for Removal of Urea from Dialysate: A Step toward the Wearable Artificial Kidney” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/acsnano.8b06494).

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