세포 독성없는 인공장기 인쇄 기술 나왔다

KIST가 개발한 온도감응형 하이드로겔 기반의 바이오 잉크(가운데)와 이를 이용해 3D 바이오 프린팅 기술로 제작한 3차원 지지체(왼쪽, 오른쪽) KIST 제공

KIST가 개발한 온도감응형 하이드로겔 기반의 바이오 잉크 KIST 제공

국내 연구진이 세포 독성을 일으키지 않고 인공장기를 제작할 수 있는 바이오 잉크를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 송수창 박사 연구팀이 광경화 과정 없이 온도 조절만으로 물리적 구조를 안정적으로 유지하고, 조직 재생 후 일정 시간이 지나면 체내에서 생분해되는 '온도감응성 바이오 잉크'를 개발했다고 2일 밝혔다.

바이오 잉크는 세포와 생체재료를 이용해 3차원 인공조직 구조를 만드는 재료로, 3D 바이오 프린팅 기술에 활용된다. 기존 하이드로겔 기반의 바이오 잉크는 출력 후 3차원 지지체의 물리적 강도를 높이기 위해 광경화 과정을 거쳐야 한다. 또 조직 재생 효과를 높이려고 외부 배양세포를 이식하다 보니 체내 부작용 위험성이 컸다.

연구팀은 저온에서 액상 형태이다가 체온에서는 단단한 젤로 변화하는 온도 감응성 폴리포스파젠 하이드로젤을 이용해 바이오 잉크 소재를 개발했다.

이 소재는 화학적 가교제나 자외선 조사 과정 없이 온도 조절만으로 조직 재생이 가능한 게 특징이다.

물리적으로 안정한 구조를 지닌 3차원 지지체를 제작해 인체 면역 부작용 발생 가능성을 최소화할 수 있다.

또한 세포 성장과 분화, 면역 반응 등을 조절하는 성장인자를 장기간 보존할 수 있다. 바이오 잉크를 통해 출력된 3차원 지지체의 세포 분화를 자율적으로 조절할 수 있어 조직재생 효과를 높일 수 있다.

연구팀은 뼈 재생 성장인자와 개발한 바이오 잉크를 섞어 3D 프린터로 출력해 3차원 지지체를 제작했다.

이어 쥐의 뼈 손상 부위에 이식하는 실험을 했다.

그 결과, 뼈가 정상 조직 수준으로 재생됐고, 이식된 3차원 지지체는 체내에서 42일에 걸쳐 서서히 생분해되는 것을 확인했다. 개발된 바이오 잉크는 지난해 6월 바이오벤처 '넥스젤바이오텍'에 기술이전 해 골이식재, 성형필러 등으로 개발하는 상용화 연구가 진행되고 있다.

송수창 책임연구원은 "잉크 자체의 물리적 특성을 달리해 뼈 조직이 아닌 다른 조직 재생에 적용하는 후속 연구를 진행 중"이라며 "최종적으로는 부위별 조직 및 장기 맞춤형 바이오 잉크를 제품화할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 국제학술지 '스몰' 최신 호에 표지논문으로 실렸다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr