“체온에 반응해 부드러워진다”…KAIST, 가변강성 주사바늘 혁신 → 의료안전 새 전환점

체온에 반응해 딱딱함에서 부드러움으로 전환되는 신개념 주사바늘이 의료 현장 패러다임을 바꾸고 있다. KAIST 전기및전자공학부 정재웅 교수가 개발한 ‘가변강성 체내 삽입형 주사바늘’은 환자 안전 향상과 의료진 감염 예방 분야에서 주목받는 성과다. 업계는 “이번 연구가 기존 바늘 중심 의료기기 위주의 치료 방식에서 환자 중심 안전의 분기점”이라는 평가를 내놓고 있다.

이번 주사바늘은 고체에서 액체로 상변화하는 액체금속 갈륨의 특성을 활용한 것이 핵심이다. 상온에서는 딱딱하지만 체내 삽입 시 인체 온도에서 부드러워져 혈관벽 손상을 최소화한다. 일반 금속·플라스틱 바늘이 갖는 조직 손상 및 정맥염 등 합병증 위험, 그리고 처치 과정에서 의료진이 겪는 찔림 사고와 2차 감염 우려를 줄인 것이 차별점이다. 

이번 개발은 단순한 소재 혁신에 그치지 않는다. 정 교수 연구진은 기존 의료용 바늘이 상온에서 항상 단단한 상태였던 한계를 뛰어넘어, 환자 체내 환경에서만 능동적으로 부드러워지는 인공지능적 물성 ‘가변강성’을 구현했다. 더불어 정맥약물 투여 시 주위 조직의 온도가 변하는 점에 착안, 나노박막 온도센서를 내장해 주사 직후 국부 체온 변화를 실시간 감지할 수 있도록 했다. 특정 부위 약물 누출을 조기에 탐지해 의료 실수와 합병증 발생 가능성을 크게 낮췄다.

가변강성 주사바늘은 환자의 자유로운 움직임을 보장하고, 시술 후에는 상온에서 자연스럽게 부드러워져 안전한 폐기가 가능하다. 바늘 재사용을 원천적으로 차단함으로써 의료진과 환자의 감염 리스크를 모두 줄인다. 실제로 세계보건기구(WHO)의 환자 안전·의료진 보호 가이드라인에도 부합해, 국제적 의료기기 표준 흐름과도 맞닿는다.

글로벌 시장에서는 이미 ‘환자·의료진 안전 강화형’ 웨어러블 및 임플랜터블(체내삽입형) 의료기기가 각광받고 있다. 미국, 유럽 각지에서 스마트센서 의료바늘 및 상변화 융합기술 경쟁이 본격화된 만큼 국내 독자기술의 상용화 성공 여부에도 이목이 쏠린다. KAIST 연구성과는 2023년 8월 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 표지 논문으로 게재되는 등 파급력이 이미 국제적으로 인정받고 있다.

정재웅 교수는 “딱딱한 의료용 바늘 부작용 해결, 감염·찔림 사고 방지, 약물 누수 실시간 모니터링의 융복합이 이번 연구의 의의”라며 “지속적 연구개발로 가변강성 주사바늘이 환자·의료진 모두의 안전을 높이는 의료 현장 핵심 기술이 될 수 있도록 노력할 계획”이라고 밝혔다. 산업계는 이번 체온 반응형 주사바늘 혁신이 실제 시장에 어떻게 안착할지 주목하고 있다.