3D 프린팅으로 투명한 인공각막 만들었다

2019.05.14 13:58
연구팀이 3D 프린팅 기술을 이용해 인공각막을 만드는 과정을 묘사했다. 바이오잉크를 출력하는 힘을 잘 조절해 실제 각막 속 생체구조를 모사했다. 사진제공 장진아 교수
연구팀이 3D 프린팅 기술을 이용해 인공각막을 만드는 과정을 묘사했다. 바이오잉크를 출력하는 힘을 잘 조절해 실제 각막 속 생체구조를 모사했다. 사진제공 장진아 교수

국내 연구팀이 인체에 해가 없고 실제 각막을 대체할 수 있는 인공각막을 개발했다.

 

포스텍은 조동우 기계공학과 교수와 김현지 연구원, 장진아 창의IT융합공학과 교수, 김홍균 경북대 의대 교수팀이 공동으로 각막 조직과 줄기세포, 3D 프린터를 이용해 생체에 무리를 주지 않으면서 투명한 인공각막을 개발했다고 14일 밝혔다.


눈의 가장 바깥에 취치해 눈동자를 보호하는 얇은 막인 각막은 손상되기 쉬운 기관으로 치료 방법이 사실상 이식 밖에 없다. 하지만 국내에서는 평균 6년을 기다려야 각막을 이식 받을 수 있다. 돼지 각막을 이용하거나 합성고분자를 쓰는 인공각막이 연구되고 있지만, 아직은 투명성 등에 한계가 있었다.


연구팀은 실제 각막조직의 구조에 주목했다. 사람의 각막은 내부에 콜라겐 섬유가 격자 형태로 촘촘히 자리하고 있지만, 마치 창문에 끼운 모기장처럼 격자 형태가 적당해 투명성을 해치지 않는다. 그 동안 이 콜라겐 격자 구조를 흉내내려는 시도가 많았지만, 독성 물질을 써야 하는 등 어려움이 많았다.


연구팀은 3D 프린팅을 이용해 이 문제를 풀었다. 실제 각막 조직과 같은 세포외 기질과 줄기세포를 섞어 바이오잉크를 만든 뒤, 이를 3D 프링팅 기술로 노즐 사이로 뿜었다. 이 과정에서 잉크가 노즐을 통과하면서 마찰력을 받아 노즐과 수평 방향의 힘인 ‘전단응력’이 생기는데, 연구팀은 이 힘을 조절해 미세한 콜라겐 섬유 구조를 모기장처럼 투명하게 만드는 데 성공했다.


연구팀은 이 인공각막을 토끼에 이식해 실제로 4주 만에 인간의 각막과 비슷한 투명성을 지니는 인공각막을 만드는 데에도 성공했다.


장 교수는 “3D 프린팅 시 발생하는 응력을 이용해 각막 미세 구조를 모사해 체내 안정성과 투명성을 모두 확보했다”며 “각막 대체제로 상용화된다면 각막 이식을 기다리는 사람들에게 큰 희망이 될 것”이라며 말했다.
 

이 연구 결과는 바이오패브리케이션 7일자에 발표됐다.

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