기생 벌레는 더 나은 접착성 의료용 테이프를 고무시킵니다.

차세대 의료용 테이프를 만들고자 한다고 가정해 보겠습니다. 당신은 치유되는 동안 피부와 다른 기관을 함께 묶어줄 무언가를 원합니다. 봉합사보다 더 편리하고 스테이플보다 덜 잔인하기를 원합니다. 쉽게 달라붙고, 단단히 고정되고, 고통 없이 떨어져야 합니다.

영감을 얻기에는 물고기 내장보다 더 나쁜 곳이 있습니다.

생선 내장에는 가시머리벌레 또는 아칸토세팔란이라고 불리는 기생충 집단이 서식합니다. 그들의 가장 독특한 특징은 벌레가 숙주의 내장 벽을 찌르는 척추로 덮인 주둥이입니다. 안으로 들어가면 두 개의 근육이 수축되고 긴 주둥이가 빠르게 부풀어올라 전구 모양이 되어 벌레를 제자리에 고정시킵니다. 고정된 기생충은 이제 자신을 덮고 있는 영양분의 강을 깊이 마실 수 있으며 피부를 통해 영양분을 흡수할 수 있습니다.

물고기에게 벌레의 가시 머리는 건강에 위험합니다. Jeffrey Karp에게 그것은 모방할 만한 것이었습니다. 보스턴 브리검 여성병원의 그의 팀은 수년 동안 의료용 접착제를 개발하며 끊임없이 자연에서 영감을 얻었습니다. 예를 들어, 2008년에 그들은 도마뱀붙이의 발을 기반으로 한 접착 테이프를 개발했습니다. 그리고 작년에 그들은 고슴도치의 가시를 기반으로 한 인공 미세바늘을 만들었습니다. 이 구조는 살을 찌르기는 쉽지만 빼내기는 어렵습니다.

도마뱀붙이는 끈적끈적한 것으로 유명하고 고슴도치는 찌르기로 유명하지만 Karp는 또한 기생충이 숙주에게 자신을 고정시키는 환상적인 방법을 가지고 있음에 틀림없다는 것을 깨달았습니다. 이것이 그가 가시머리 벌레와 특히 한 종인 Pomphoryhnchus laevis를 발견한 방법입니다.

Karp의 팀원인 양승윤 씨는 2겹의 미세바늘을 만들어 P.laevis의 후크를 모방했습니다. 폴리스티렌으로 만들어진 단단한 원뿔 모양의 코어는 일회용 기저귀에 사용되는 흡수성 화학물질인 폴리아크릴산으로 만들어진 부드러운 외층으로 덮여 있습니다. 바늘이 살을 뚫을 때 코어는 그대로 유지되지만 바깥층은 P.laevis의 주둥이처럼 빠르게 물을 흡수하여 부풀어 오른다. 부풀어 오른 끝 부분은 화살촉과 같아서 바늘 전체를 제자리에 고정시킵니다. 붕대나 테이프 조각이 이 바늘로 코팅되어 있으면 조직 두 조각을 쉽게 묶을 수 있습니다.

Karp에게 벌레 기반 바늘의 가장 확실한 용도는 피부 이식편을 제자리에 고정하는 것입니다. 이러한 피부 패치는 화상, 외상 또는 큰 수술로 인해 벌어진 상처를 봉합하는 데 자주 사용됩니다. 현재 대부분의 외과 의사는 가장자리를 스테이플링하거나 꿰매어 환자에게 고정합니다. 그러나 이러한 방법에는 문제가 있습니다.

특히 스테이플은 너무 깊게 들어가 조직, 혈관, 신경을 손상시킬 수 있습니다. 찢어진 조직은 스테이플 너비보다 약간 넓은 구멍을 만들어 감염성 박테리아가 쉽게 들어갈 수 있도록 합니다. 그리고 스테이플은 가장자리 주위에만 적용되므로 체액이 중앙 공간에 고일 수 있으며 이식편이 밑에 있는 피부에 융합되는 것을 방지할 수 있습니다.

대조적으로, 벌레 기반 패치는 그들이 앉은 모든 살과 지속적으로 접촉했습니다. 이 접착제는 밑에 있는 조직을 거의 손상시키지 않으며 부풀어 오른 끝 부분이 자동으로 구멍을 막아 박테리아가 들어가는 것을 방지합니다. 또한 현재 접착제보다 더 강력합니다. 양 씨가 100개의 바늘 패치를 만들어 죽은 돼지의 피부와 내장에 테스트했을 때, 정기적으로 스테이플러로 묶은 이식편을 뽑는 데는 3배 이상의 힘이 필요했습니다.

Karp의 바늘에는 다른 장점이 있습니다. 봉합사와 달리 적용하기 쉽고 대부분의 붕대 및 반창고와는 달리 건조하고 젖은 표면에서 동일하게 잘 작동합니다. 이는 힘줄이나 인대를 제자리에 고정하거나 폐 내장의 누출을 봉쇄하기 위해 신체 내부에서 사용될 수도 있음을 의미합니다. Karp는 “이것은 연조직을 위한 보편적인 접착제가 될 수 있습니다.”라고 말했습니다.

다른 그룹에서는 동일한 작업을 수행하는 미세바늘 패치를 만들려고 시도했지만 이는 피부에 침투할 수 있도록 딱딱한 경향이 있습니다. 이는 어색한 움직임으로 인해 환자의 살 안에 있는 바늘이 부러질 수 있다는 것을 의미합니다. 대조적으로 Karp는 "벌레 시스템은 안으로 들어가기가 뻣뻣하지만 부은 후에는 미세 바늘이 파손되지 않고 패치를 회전시킬 수 있습니다."라고 말합니다.