산업기술대 등 공동연구진
"세포·혈관 갖춰 생체조직과 흡사… 심장 등 다른 조직에도 응용 계획"
국내 연구진이 자체 제작한 3차원(3D) 바이오 프린터로 생체 조직과 흡사한 혈관이 포함된 뼈 조직을 만들었다. 플라스틱 등 인공 재료가 아닌 생체 조직과 흡사한 소재로 복합 조직을 만든 경우는 국내 처음이다.
포스텍과 가톨릭대 성바오로병원, 한국산업기술대 공동 연구진은 21일 조직 안팎에 혈관이 골고루 분포된 뼈를 3D 바이오 프린터로 제작했다고 밝혔다. 연구진은 이 뼈를 실험용 쥐의 등에 이식해 4주간 지켜본 결과 손상되거나 부작용을 일으키지 않고 안정적 상태를 유지한 것을 확인했다. 이번 연구결과는 바이오 소재 분야 국제학술지 ‘저널 오브 머티리얼 케미스트리 B’ 7월호에 표지논문으로 실렸다.
프린터로 찍어낸 뼈 조직의 크기는 가로 세로 높이 각각 약 5㎜. 연구진은 향후 크기를 더 키울 계획이다. 또 뼈보다 재생이 어려운 심장이나 지방, 근육 등 다른 조직에도 이 기술을 적용해 볼 계획이다. 연구를 주도한 심진형 한국산업기술대 기계공학과 교수는 “이번 뼈 조직은 살아 있는 세포와 단백질, 혈관 등을 갖췄다는 점에서 실제 생체조직과 매우 유사하다”고 설명했다.
연구진이 프린팅에 사용한 재료는 콜라겐과 알지네이트다. 콜라겐은 인체의 뼈와 피부를 구성하는 성분이고, 미역에서 추출한 알지네이트는 치과 치료용 재료로 쓰인다. 고분자물질이나 금속과 달리 이들 재료는 내부에 살아 있는 세포가 들어 있다.
연구진은 세포를 똑같이 찍어낼 수 있는 3D 바이오 프린터를 직접 개발해 이들 재료로 생체와 닮은 혈관과 뼈를 만들었다. 뿐만 아니라 뼈와 혈관이 자랄 수 있도록 곳곳에 뼈와 혈관 생성을 돕는 단백질들을 주입했다.
줄기세포나 화학물질 등을 이용해 손상된 조직을 복원하거나 장기를 재생할 수 있는 가능성은 많이 보고됐다. 하지만 기존 기술은 작은 조직 밖에 만들 수 없다. 커질수록 안쪽에 혈관이 부족해 산소 공급이 제대로 이뤄지지 못하기 때문이다. 생체 조직이 산소를 받지 못하면 죽는다. 연구진 관계자는 “이번 기술은 조직 내부의 혈관도 함께 만들어낼 수 있어 기존 기술의 한계를 뛰어 넘는다”고 설명했다.
하지만 상용화까지 갈 길이 멀다. 생체 내에서 오랫동안 안전하게 남아 있는지, 쥐보다 큰 동물들에서도 유사 작용을 하는지 검증해야 한다. 심 교수는 “생명공학기업 티앤알바이오팹에 우리 기술을 이전해 상용화 연구를 진행 중”이라고 말했다.
임소형기자 precare@hankookilbo.com
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