항생제에 의존하지 않고, 혈류 내 물리적 흐름만으로 세균을 제거할 수 있다면 믿으시겠어요? 😮 UNIST 연구진이 적혈구의 변연화 현상을 기반으로 한 유체역학적 치료 장치를 개발하며 감염 치료의 새로운 시대를 열었습니다.
목차
변연화 현상이란? 생리학의 놀라운 원리
변연화(Margination)는 혈류 속에서
적혈구와 혈소판이 혈관 벽 쪽으로 몰리는 생리학적 현상을 말합니다. 이는 혈류 속 입자 크기와 밀도 차이에 따라 발생하며, 중심에는 세균이나 백혈구처럼 상대적으로 작은 입자가 위치하게 됩니다.
💡 전문가 해설
UNIST 강주헌 교수는 “변연화는 혈류 내 세포의 위치를 조절할 수 있는 유체역학적 힌트를 제공한다”며, “이를 기계 시스템 설계에 반영할 수 있다”고 설명합니다.
"혈관 내 물리적 배열만으로 세균과 세포를 분리할 수 있다면, 항생제 없는 감염치료도 가능해질 수 있다."
세균은 왜 중앙으로 몰릴까? 혈류 내 유체역학 분석
혈액 속 세균은 상대적으로 크기가 작고 질량이 가벼워서, 유속이 빠른 중앙부로 이동하는 특성이 있습니다. 반면 적혈구와 혈소판은 점점 벽면 쪽으로 밀려나는 경향이 있어, 세균과 적혈구의 공간적 분리가 자연스럽게 발생합니다.
📊 통계 인사이트
연구에 따르면, 혈류 중심에 존재하는 세균은 벽면에 존재하는 점성물질과의 접촉 확률이 3배 이상 높아진다고 합니다.
- 중앙 집중형 흐름 구조 → 세균 집결
- 벽면 변연화 현상 → 적혈구/혈소판 분리
- 자연스러운 접촉 유도 → 물리적 흡착 가능
UNIST의 체외 세균 정화장치(eCDTF) 구조와 작동 원리
eCDTF 장치는 체외에서 혈액을 순환시키며 세균을 제거하는 시스템입니다. 핵심은 튜브 내부의 나선형 구조체와 끈적한 인공 혈전입니다.
이런 방식으로 항생제 없이도 다양한 세균을 90% 이상 제거할 수 있으며, 혈액 내 정상 세포는 손상되지 않습니다.
실제 전임상 결과 및 치료 효과 분석
메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)에 감염된 쥐를 대상으로 한 전임상 실험에서 eCDTF 장치는 놀라운 효과를 입증했습니다. 단 3시간의 체외 순환 치료로
혈중 세균 수와 염증 수치가 현저히 감소했습니다.
📈 생존률 비교
정화 치료를 받지 않은 대조군은 7일 이내 모두 사망했으나, 하루 1회 치료 시 33%, 2일 연속 치료 시 100% 생존률을 기록했습니다.
- ✅ 혈중 세균 감소율: 90% 이상
- ✅ 장기 침투균 억제: 간, 비장에서 현저히 감소
- ✅ 항생제 사용 없이 생존률 증가
패혈증과 항생제 내성 대응의 새로운 전략
현재 항생제 내성은 전 세계적으로 연간 수십만 명의 사망자를 유발하고 있으며, WHO 역시 가장 심각한 보건 위기 중 하나로 지정했습니다. eCDTF와 같은 기술은 약물 없이도 세균을 직접 제거하여 이 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 가능성을 제시합니다.
🚨 글로벌 보건 위협
2024년 WHO 보고서에 따르면, 항생제 내성 감염으로 인한 사망은 연간 127만 명에 달합니다.
“약 대신 흐름을 설계하라!”는 패러다임은 패혈증, 균혈증, 수혈 전 감염 예방 등 다양한 분야에서 응용될 수 있습니다.