신체 내 세포 독성을 유발할 수 있는 문제점을 해결한 인공장기 3D 프린팅 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 화학적 결합 없이 온도 조절로만 조직을 재생할 수 있어 면역 부작용이 발생할 가능성도 낮아졌다는 평가다.
한국과학기술연구원(KIST)은 송수창 생체치료단 책임연구원과 김준 위촉연구원 연구팀이 광경화 과정 없이 온도 조절만으로 안정적으로 유지되고 조직 재생을 유도한 후 일정 시간이 지나면 체내에서 생분해되는 폴리포스파젠 하이드로겔 기반 바이오 잉크를 세계 최초로 개발했다고 2일 밝혔다.
광경화는 바이오 잉크의 분자구조를 서로 이어주는 과정에서 자외선과 같은 고에너지를 통해 분자구조를 고정하는 반응이다.
바이오 잉크를 출력해 3D 지지체를 만들고 여기에 배양 세포를 넣어 인공 조직을 만드는데 지지체를 단단하게 만들기 위해 화학적 가교제를 넣고 자외선을 가하는 ‘광경화’ 과정이 세포 독성을 일으킬 수 있는 문제가 있었다. 바이오 잉크는 세포와 생체재료를 사용해 3차원(3D) 인공조직 구조를 구현하기 위한 재료로 3D 바이오 프린팅 기술에 활용된다.
연구팀은 저온에서는 액상 형태로 존재하면서 체온에서는 단단한 젤로 변화하는 온도 감응성 폴리포스파젠 하이드로젤을 이용해 광경화 과정을 없앤 잉크를 개발했다. 연구팀은 이 물질이 조직 재생에 도움을 주는 단백질인 성장 인자를 오래 보존할 수 있는 장점도 있다고 설명했다.
연구팀은 뼈 재생 성장 인자와 개발한 바이오 잉크를 섞어 출력한 3차원 지지체를 쥐의 뼈 손상 부위에 이식한 결과 뼈가 정상 조직 수준으로 재생됐고 이식된 지지체는 체내에서 42일에 걸쳐 서서히 생분해됐다고 밝혔다.
이번에 개발한 바이오 잉크는 지난해 6월 바이오벤처 ‘넥스젤바이오텍’에 기술이전해 골이식재 등 제품 개발을 진행하고 있다고 연구팀은 덧붙였다.
송 책임연구원은 "잉크 자체 물리적 특성을 달리해 뼈조직 외에 다른 조직의 재생에도 적용하는 후속 연구를 진행 중"이라며 "최종적으로는 부위별 조직 및 장기 맞춤형 바이오 잉크를 제품화할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 '스몰' 최신 호에 표지 논문으로 실렸다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
sookim@sedaily.com
