국내 연구팀이 독성은 최소로 줄이고 세포 친화적이면서 물성은 대폭 향상시킨 바이오잉크를 개발했다. 인공 장기 개발에 도움이 될 전망이다.

포스텍(POSTECH·총장 김무환)은 장진아 IT융합공학과·기계공학과 교수, 김현지 기계공학과 박사 연구팀이 뉴질랜드 오타고대학 연구팀과 공동으로 임상에 적용할 수 있는 '광 개시가 가능한 탈세포화 세포외 기질 바이오잉크'를 제작하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

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<세포 친화적 바이오잉크를 개발한 연구팀. 왼쪽부터 포스텍 IT융합공학과 강병인 박사, 장진아 교수, 김현지 박사.>

바이오잉크란 3D·4D 프린팅으로 체내 조직이나 장기를 만들 때 사용하는 소재다. 세포를 보호해 프린팅 후 세포 생존을 유지할 수 있는 환경을 만드는 것이 바이오 프린팅 기술 핵심이다.

지금까지 연구된 바이오잉크는 체내 세포외 기질의 특이적 성분 중 일부만을 가질 뿐 세포에 체내와 유사한 환경을 제공하는데 한계가 있었다. 또 바이오잉크의 프린팅 효율을 높이기 위해서는 UV 광 개시제를 이용하거나, 다른 물질과 섞어야 했다.

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<광 개시 바이오잉크 개념도>

하지만 UV 광 개시제는 독성을 가지기도 하지만, 급진적인 화학반응으로 체내 활성 산소를 만들어 세포에 유해하다. 다른 물질과 섞으면 세포 친화적인 바이오잉크 비중이 줄어 세포 친화성과 관련한 기대효과도 떨어진다.

연구팀은 가시광선 광 개시가 가능한 세포외 기질 바이오잉크를 개발, 세포외 기질 내 타이로신이라는 아미노산의 내부 추가 결합을 유도해 접힐 수 있고 비틀 수 있는 유연한 체적 구조체를 제작하는데 성공했다.

해당 바이오잉크는 세포 독성을 줄이고 세포외 기질 효능을 그대로 가진다. 연구팀은 바이오잉크로 각막과 심장을 프린팅 했을 때 실제 구조를 재현할 수 있을 뿐만 아니라 완벽하게 조직 재생능을 가지는 것을 검증했다.

장진아 교수는 “봉입된 세포에 대한 조직 특이적 성능을 구축하고 센티미터 규모의 살아있는 체적 구조체를 제작할 수 있다. 추가 재료 및 공정 없이 하이드로 겔 기반 구조물을 생산할 수 있기 때문에 조직 공학 및 재생 의학에 적용할 수 있는 새로운 길을 개척할 것”이라고 말했다.

한국연구재단 개인기초지원사업 중견연구, 나노원천기술개발사업, 산업통상자원부 알키미스트 프로젝트, 한국연구재단 창의·도전 연구 기반 지원, 창의적 연구 사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 최근 과학저널 '어드밴스드 펑서널 머터리얼즈'에 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com