성균관대 바이오메카트로닉스학과 김근형 교수(왼쪽)와 여미지 대학원생 [한국연구재단 제공=연합뉴스]
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 성균관대 김근형 교수·여미지 대학원생 연구팀이 마치 실제 근육처럼 한 방향으로 자라는 나노 근섬유 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
학계에선 인체 병변 부위에 실제 조직과 비슷한 보형물을 넣어 재생 효과를 높이는 조직재생 연구가 활발하다.
전기장을 유체에 가하는 전기유체공정과 3차원(3D) 세포 프린팅 공정이 특히 유용하게 이용된다.
그런데 근육의 경우엔 조금 이야기가 다르다.
세포 형상이 정렬돼야 제 기능을 수행할 수 있는데, 현재의 전기유체공정이나 3D 세포 프린팅 공정으로는 세포가 무작위로 성장할 수밖에 없기 때문이다.
전기유체공정 모식도 및 용액에 따른 전기 방사성 [한국연구재단 제공=연합뉴스]
김 교수 연구팀은 근육세포가 자라는 방향을 제어할 수 있도록 전기유체공정을 업그레이드했다.
생체 친화적인 하이드로겔에 가공성이 우수한 물질을 첨가한 바이오 잉크를 개발했다.
여기에 전기장을 더했더니 미세한 패턴을 갖고 한 방향으로 자라는 섬유 다발이 구현됐다.
세포 섬유 다발 지름은 70∼100㎛에 불과하다.
이 나노 근섬유의 초기 세포 생존율은 90％를 넘겼다고 연구팀은 설명했다.
기존 전기유체공정에서 세포가 사멸되는 문제를 극복했다는 뜻이다.
여기에 더해 3D 세포 프린팅 공정보다 세포 배열과 분화 등 세포 활동이 3배 정도 좋았다.
기존 3D 세포 프린팅 공정과의 비교. (a) 3D 세포 프린팅과 전기유체공정을 통해 제작한 지지체 표면을 현미경(SEM)으로 관찰했다. 전기유체공정에서 세포형상이 2.8배 늘었고(7일차), 분화도가 2.6배 높다(14일차). (b) 배양된 샘플에서 근섬유(근절 a-액틴)의 21일차 모습을 보면 연구팀 전기유체공정에서 성숙한 분화도를 확인할 수 있다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]
김근형 교수는 "전기유체공정을 이용해 세포가 포함된 나노섬유를 배열시킨 첫 사례"라며 "인체 골격이나 심장근육 조직재생에 이바지할 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 지난달 11일 재료과학 분야 국제 학술지 스몰(Small) 표지에 실렸다.
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<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2018/11/05 12:00 송고
