포스텍 `기능성 인공조직` 제작 3D 세포 프린팅 기술 확보
국내 연구진이 3D 프린터로 인공조직을 찍어낼 때 쓰이는 `바이오 잉크'를 개발, 심장ㆍ 간 등 인공장기를 프린트 할 수 있는 길을 열었다.
조동우 포스텍 기계공학과 교수 연구팀과 가톨릭의과대학 이종원 교수(성형외과), 김성원 교수(이비인후과), 심진형 한국산업기술대 박사(기계공학과), 김덕호 미국 워싱턴 대학 교수 공동 연구팀은 실제 조직과 동일한 성분으로 이뤄진 3D 세포 프린팅용 바이오 잉크 개발에 성공했다고 2일 밝혔다.
3D 세포 프린팅은 살아있는 세포를 3차원 구조로 쌓아 실제 조직과 유사한 외형과 구조를 가진 `기능성 인공조직'을 제작하는 기술이다.
3D 프린터로 세포를 출력할 때는 세포의 생존과 구조 유지를 돕는 바이오 잉크를 섞어 함께 분사한다. 기존에는 바이오 잉크 재료로 대부분 콜라겐 등의 생체적합성 재료를 이용했지만, 이들 재료는 실제 조직이 가진 복잡하고 다양한 세포외 기질을 발현시키는 데 한계가 있었다.
이에 연구팀은 `탈세포화 된 조직'으로 바이오 잉크를 만들었다. 탈세포화된 조직이란 실제 조직이나 장기를 여러 가지 화학물질로 처리해 세포만 제거한 조직으로, 대부분의 세포외 기질과 고유한 구성비를 그대로 유지하고 있는 것이 특징이다.
이를 활용해 제작한 바이오 잉크는 실제 조직에서와 같은 환경을 제공하기 때문에 줄기세포가 원하는 조직으로 분화할 수 있도록 돕는 기능이 기존 재료에 비해 월등히 뛰어나다.
연구팀은 현재 지방 조직과 심근 조직, 연골 조직으로 분화할 수 있는 바이오 잉크를 개발했으며 간ㆍ뼈ㆍ뇌 조직 등에 쓰이는 바이오 잉크도 개발 중이다.
연구를 주도한 조동우 교수는 "이번 연구를 바탕으로 장기를 이루는 각 조직에 적합한 바이오 잉크를 개발하면 실제 장기도 제작할 수 있을 것"이라며 "향후 이를 임상에 적용해 손상된 장기를 재생하는데 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)의 지원으로 수행됐으며 다학제간 연구분야 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@
조동우 포스텍 기계공학과 교수 연구팀과 가톨릭의과대학 이종원 교수(성형외과), 김성원 교수(이비인후과), 심진형 한국산업기술대 박사(기계공학과), 김덕호 미국 워싱턴 대학 교수 공동 연구팀은 실제 조직과 동일한 성분으로 이뤄진 3D 세포 프린팅용 바이오 잉크 개발에 성공했다고 2일 밝혔다.
3D 세포 프린팅은 살아있는 세포를 3차원 구조로 쌓아 실제 조직과 유사한 외형과 구조를 가진 `기능성 인공조직'을 제작하는 기술이다.
3D 프린터로 세포를 출력할 때는 세포의 생존과 구조 유지를 돕는 바이오 잉크를 섞어 함께 분사한다. 기존에는 바이오 잉크 재료로 대부분 콜라겐 등의 생체적합성 재료를 이용했지만, 이들 재료는 실제 조직이 가진 복잡하고 다양한 세포외 기질을 발현시키는 데 한계가 있었다.
이에 연구팀은 `탈세포화 된 조직'으로 바이오 잉크를 만들었다. 탈세포화된 조직이란 실제 조직이나 장기를 여러 가지 화학물질로 처리해 세포만 제거한 조직으로, 대부분의 세포외 기질과 고유한 구성비를 그대로 유지하고 있는 것이 특징이다.
이를 활용해 제작한 바이오 잉크는 실제 조직에서와 같은 환경을 제공하기 때문에 줄기세포가 원하는 조직으로 분화할 수 있도록 돕는 기능이 기존 재료에 비해 월등히 뛰어나다.
연구팀은 현재 지방 조직과 심근 조직, 연골 조직으로 분화할 수 있는 바이오 잉크를 개발했으며 간ㆍ뼈ㆍ뇌 조직 등에 쓰이는 바이오 잉크도 개발 중이다.
연구를 주도한 조동우 교수는 "이번 연구를 바탕으로 장기를 이루는 각 조직에 적합한 바이오 잉크를 개발하면 실제 장기도 제작할 수 있을 것"이라며 "향후 이를 임상에 적용해 손상된 장기를 재생하는데 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)의 지원으로 수행됐으며 다학제간 연구분야 국제학술지 `네이처 커뮤니케이션'(Nature Communications) 온라인판에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@
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