골격 및 심장근육 재생에 크게 기여
살아있는 근세포를 포함한 나노-근섬유가 마치 실제 근육처럼 한 방향으로 자라는 기술이 국내 연구진에 의해 개발되어, 근육의 조직재생 효과가 높아졌다.
김근형 교수, 여미지 대학원생(성균관대학교) 연구팀이 살아있는 세포와 전기유체공정에 적합한 바이오잉크를 제작해 나노섬유의 배열을 제어하는 데 성공했다.
이번 연구 성과는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다. 재료과학 분야 국제학술지 스몰(Small)에 지난달 11일 게재됐고 표지 논문으로 선정됐다.
인체 병변 부위에 실제 조직과 비슷한 보형물을 넣어 재생효과를 높이려는 조직재생 연구가 활발하다. 이를 위해 전기장을 유체에 가하는 전기유체공정 및 3D세포프린팅 공정이 유용하게 사용되고 있다.
그러나 근육의 경우에는 세포 형상이 정렬되어야 제 기능을 수행할 수 있는데, 오늘날 전기유체공정이나 3D세포 프린팅 공정으로는 세포가 무작위로 성장할 수밖에 없는 한계가 있다.
연구팀은 근육세포가 자라는 방향을 제어할 수 있도록 전기유체공정을 한 단계 발전시켰다. 생체 친화적인 하이드로겔(Hydrogel, 물을 다량으로 함유하고 있는 물질로 생체재료로 많이 이용)에 가공성이 우수한 물질을 첨가한 바이오잉크를 개발하고 전기장을 가했다. 그러면 미세한 패턴을 가지고 한 방향으로 자라는 섬유다발이 제작된다.
제작된 나노-근섬유는 초기 세포 생존률이 90%가 넘어 기존 전기유체공정에서 세포가 사멸되는 문제를 극복해냈다. 또한 3D세포 프린팅 공정보다 세포 배열과 분화 등 세포 활동이 3배 정도 향상되는 효과도 확인됐다.
김근형 교수는 "이 연구는 전기유체공정을 이용해 세포가 포함된 나노섬유를 배열시킨 첫 사례”라며 "인체의 배열 조직의 새로운 재생 방법으로 가능성을 제시했다"라고 설명했다.
KPI뉴스 / 김들풀 기자 itnews@kpinews.kr
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