포스텍 연구팀, 가시광선으로 간·대장 등 인체 미세조직 제작

장진아 교수팀 '3D 바이오프린팅 기술' 개발
체외진단 의료기기 등 다양한 활용 기대

포스텍 장진아 교수

포스텍 박예진 씨

포스텍 강병민 씨

국내 연구진이 몸 밖에서 가시광선을 이용해 인체의 미세조직을 쉽게 만들어내는 기술을 개발했다. 이 미세조직은 간, 대장 등의 조직과 생리학적으로 유사해 앞으로 체외진단의료기기 등 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

포스텍(포항공대·총장 김무환) IT융합공학과·기계공학과 장진아 교수, IT융합공학과 박예진 석사·석사과정 강병민 씨 연구팀은 미세조직을 별도의 처리 과정 없이 생산할 수 있는 3D 바이오프린팅 기술을 개발했다. 가시광선을 쬐면 빠르게 굳는 광활성 탈세포화 세포외기질 바이오잉크를 이용한 결과다.

세포 밖에 존재하는 세포외기질은 세포와 조직 사이의 공간을 채워주며 세포를 보호하는 역할을 한다. 때문에 3D 프린팅으로 인체 조직이나 장기를 만들 때도 탈세포화 세포외기질이 들어간 바이오잉크가 활용된다. 쉽게 말해 바이오프린팅 기술의 핵심은 세포를 보호하며 프린팅 후 세포 생존을 유지하는 환경을 만드는 것이다.

하지만 현재의 바이오프린팅 기술은 번거롭고 시간이 많이 드는 혼합, 세척 등의 단계가 필요하다. 복잡한 단계는 변형되기 쉬운 탈세포화 세포외기질을 단단하게 만드는데는 도움되지만 물리적 자극이 많아 제작된 조직이 의도된 형태로 유지하는건 쉽지 않다.

이에 연구팀은 가시광선을 이용하면 기존의 자외선 경화 방식보다 조직 내 세포를 덜 손상시키고, 몇 분이 걸리던 제작 시간을 수 초 내로 줄일 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 또 프린팅과 동시에 조직을 빠르게 굳게 해 조직 형태를 안정적으로 유지했다.

이런 방식으로 만든 간 조직에서는 알부민이 분비됐고, 대장 조직에서는 내부 표면에 따라 점막이 형성되는 등 실제 장기의 특성이 나타났다.

장진아 교수는 "이번 성과는 생리학적 유사성을 만족하는 미세조직을 간단하게 대량생산할 수 있는 기술"이라며 "이 기술을 활용하면 체외진단의료기기의 획기적인 발전을 이끌 수 있다"고 말했다.

이번 연구는 세계적인 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈 테크놀로지스' 표지논문으로 선정됐다.