손상된 근육세포 재생 돕는 인공근육 3D프린터로 만들었다

2019.11.27 14:39
김근형 성균관대 교수(왼쪽)와 장철호 전남대 교수. 연구재단 제공.
김근형 성균관대 교수(왼쪽)와 장철호 전남대 교수. 연구재단 제공.

인체 조직 중 근육 조직을 3D프린터로 정교하게 구현하는 기술이 개발됐다. 손상되거나 결손된 근육 부위의 재건을 돕는 데 활용될 것으로 기대된다. 

 

김근형 성균관대 교수와 장철호 전남대 의과대학 교수 공동 연구팀은 금 나노와이어가 포함된 콜라겐·세포 바이오잉크를 기반으로 3D프린터를 활용해 근섬유다발을 만드는 데 성공했다고 27일 밝혔다. 살아있는 세포와 세포친화적인 하이드로겔로 이뤄진 소재인 바이오잉크를 원하는 설계대로 출력하는 바이오프린팅 기술이다. 

 

바이오프린팅은 살아있는 세포가 포함된 생체적합 바이오잉크를 이용해 고유한 해부학적 특징과 생리학적 기능을 가진 조직으로 구현하는 기술이다. 

 

근육은 세포가 한 방향으로 배열된 근섬유 다발 형태로 구현된다. 이를 위해 실제 조직에서 세포가 자랄 수 있도록 둘러싼 지지체인 세포외기질의 방향성을 바이오잉크와 함께 분사된 세포에 부여해야 하는데 아직 적절한 방법이 없는 상황이다. 

 

연구팀은 금 나노와이어를 이용해 콜라겐 바이오잉크에 포함된 지방줄기세포가 자라나는 방향을 제어하는 인공근육 제작 방식을 제안했다. 원예용 지지대를 따라 식물이 뻗어가는 것처럼 한 방향으로 배열된 금 나노와이어를 따라 지방줄기세포들이 근육세포로 분화해 자라도록 유도한 것이다. 

 

이렇게 만들어진 인공 근육세포는 초기 생존율이 90%를 넘었다. 실제 만들어진 인공근육을 길이 3cm, 너비 1cm 가량 손상이 있는 쥐의 턱관절 근육, 측두근에 이식한 결과 8주 뒤 이식 부위 조직이 실제 근육처럼 재생됐다. 

 

연구팀은 “바이오잉크 유량과 온도 등 복잡한 조건을 최적화해 유체의 흐름을 제어하고 전기 신호를 이용해 금 나노와이어의 배열성을 제어하는 기술이 핵심”이라며 “난치성 근육질환 극복을 위한 실마리가 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

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