[표지로 읽는 과학] 식품첨가제로 만든 3D프린팅 인공장기

2019.05.05 09:16
사이언스 제공
사이언스 제공

국제학술지 ‘사이언스’는 3일 3D프린팅을 통해 만든  인공 폐 모습을 표지로 실었다. 물을 기본 성분으로 포함하는 젤리형태 물질인 하이드로젤을 이용해 지름 약 4.5mm의 공기주머니를 만들었다. 그 주위로 지름 약 0.3mm의 붉은색 혈관들이 둘러싸고 있는 모습을 볼 수 있다.  


장기 조직들은 생체물리학적이나 생화학적으로 연결된 혈관계를 통해 체액을 이동시키며 물질을교환한다. 폐의 경우, 공기주머니의 팽창과 수축을 통해 혈관을 흐르는 적혈구에 산소를 공급한다. 이런 생물학적 조직의 복잡한 혈관 구조를 모방할 수 있는 방법이 바로 3D프린팅 기술이다. 


3D프린팅 기술은 복제할 물체에 빛을 비춰 물체를 복제한다. 이 과정에서 불필요한 곳에 빛이 투사돼 복제되는 것을 막기 위해 ‘광흡수제’란 물질이 쓰인다. 광흡수제를 통해 복제할 부위에 빛이 집중적으로 비춰지도록 해 더 높은 해상도를 가진 물체를 만든다. 하지만 이런 목적으로 사용되는 일반적인 화학물질은 유전독성을 가진 발암물질로 알려져 있어 생물 공정에 적합하지 않았다. 


조단 밀러 미국 라이스대 생명공학과 교수 연구팀은 유전독성을 가지지 않은 새로운 광흡수제를 발견했다. ‘노랑식품염료 5번(타르트타진)’과 같이 흔히 사용되는 천연 및 합성 식품염료가 광흡수제로 쓰일 수 있는 것으로 나타났다. 


연구팀은 노란식품염료 5번을 광흡수제로 사용해 폐를 만들었다. 그 결과 3D프린팅을 통해 만들어진 폐는 실제로 혈액세포에 산소를 공급하기도 하며 기능적인 능력을 입증했다. 또 이 인공 폐를 만성적인 간 손상을 입은 쥐에게 이식해 성공적으로 기능을 하는 것을 확인했다.


밀러 교수는 “3D프린팅을 통해 장기를 만드는 것의 가장 큰 장벽은 복잡한 맥관구조까지 복제할 수 없었던 것”이라며 “이번 발견은 앞으로 수십년간 바이오프린팅이 의학계의 큰 주축이 될 수 있는 길을 열었다”고 말했다.

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