포스텍 연구팀 '미세조직 대량생산 가능한 3D바이오프린팅 기술 개발'
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포스텍 연구팀 '미세조직 대량생산 가능한 3D바이오프린팅 기술 개발'
  • 정 현 기자
  • 승인 2022.01.17 23:31
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논문, 국제학술지 'Advanced Materials Technologies' 1월 7일자 게재 및 표지논문 선정

[위즈뉴스] 국내 연구진이 몸 밖에서 인체의 미세조직을 ‘한 번에’ 만들어낼 수 있는 기술을 개발했다.

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 12일, IT융합공학과·기계공학과 장진아 교수 연구팀이 미세조직을 별도의 처리 과정 없이 생산할 수 있는 3D 바이오프린팅 기술을 개발했다고 밝혔다.

왼쪽부터 장진아 교수, 박예진 석사, 강병민 석사과정생 / 사진=POSTECH

이번 연구는 가시광선으로 미세조직을 구성하는 세포외기질을 빠르게 굳혀 제작 과정을 단축한 것으로, 가시광선을 쬐면 빠르게 굳는 광활성 탈세포화 세포외기질 바이오잉크를 이용한 결과다. 

만들어진 미세조직은 각각 간, 대장 등의 조직과 생리학적으로 유사했다. 이 기술을 이용하면 미세조직을 대량생산할 수 있어, 향후 체외진단의료기기 등에도 활용이 기대된다.

이번 연구성과를 담은 논문은 SCI급 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈 테크놀로지스(Advanced Materials Technologies, IF=7.848)’ 1월 7일자에 게재됐으며 표지논문으로 선정됐다.

논문명은 'Facile Bioprinting Process for Fabricating Size‐Controllable Functional Microtissues Using Light‐Activated Decellularized Extracellular Matrix‐Based Bioinks(다양한 크기의 마이크로 조직체 제작을 위한 광활성 탈세포화 세포외기질 기반의 바이오프린팅 기술 개발)'이며, 장진아 교수가 교신저자로, 박예진 석사와 강병민 석사과정생이 공동제1저자로 참여했다. 

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

국제학술지 'Advanced Materials Technologies' 최신호에 게재된 해당 논문

세포 밖에 존재하는 세포외기질은 세포와 조직 사이의 공간을 채워주며 세포를 보호하는, 이른바 ‘쿠션’ 역할을 한다. 3D 프린팅으로 인체 조직이나 장기를 만들 때도 탈세포화 세포외기질이 들어간 바이오잉크가 활용된다.

세포를 보호하여 프린팅 후 세포 생존을 유지할 수 있는 환경을 만드는 것이 바이오프린팅 기술의 핵심이기 때문이다. 

그러나 지금의 바이오프린팅 기술은 번거롭고 시간이 많이 드는 혼합, 가교, 세척 같은 단계가 필요하다.

이는 변형되기 쉬운 탈세포화 세포외기질을 단단하게 만들기 위함이지만, 그 과정에서 물리적 자극이 불가피하게 동반되면서 제작된 조직이 의도된 형태를 온전히 유지하지 못하게 된다. 또한, 바이오잉크 내 탈세포화 세포외기질의 비중이 줄어들어, 조직에 특이적인 미세환경을 조성하기도 어려워진다.

앞서 장진아 교수팀은 가시광선을 쬐면 빠르게 굳는 광활성 탈세포화 세포외기질 바이오잉크를 개발한 바 있다. 가시광선을 이용하면 기존의 자외선 경화 방식보다 조직 내 세포를 덜 손상시키고, 몇 분이 걸리던 제작 시간을 수 초 내로 줄일 수 있다.

프린팅과 동시에 조직을 빠르게 굳게 해 조직 형태가 안정적으로 유지될 수도 있다.

나아가 이번 연구에서는 바이오잉크를 이용해 미세조직을 세포 배양액에 곧바로 프린팅함으로써 빠르고 간편하게 생산할 수 있음을 입증했다.

자료이미지=POSTECH

[그림설명]
광활성 탈세포화 세포외기질 바이오잉크를 이용한 구형 또는 관형 마이크로 조직체의 제작 과정 모식도

연구 결과, 인공 간 조직에서는 간에서 만들어지는 단백질인 알부민이 분비되고, 인공 대장 조직에서는 내부 표면을 따라 점막이 형성되는 등 실제 장기의 특성이 나타났다.

이번 연구는 한국산업기술진흥원 국제공동기술개발사업, 한국연구재단 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다.

국제학술지 'Advanced Materials Technologies' 최신호 표지에 실린 해당 논문
국제학술지 'Advanced Materials Technologies' 최신호 표지에 실린 해당 논문

 


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