해조류 성분으로 미래 '배양육' 만들까...고해상도 바이오잉크 개발

포스텍 연구진

해조류를 활용해 고해상도의 바이오잉크를 제작하는 과정을 나타낸 모식도. ㅇ포스텍 제공

국내 연구진이 해조류를 활용한 고해상도 바이오잉크를 개발했다. 연구팀은 가까운 미래에 해조류를 활용한 배양육이나 인공장기 개발이 가능해질 것으로 내다봤다.

포스텍은 차형준 화학공학과·융합대학원 교수 연구팀이 해조류에서 유래한 천연 탄수화물과 인체에 무해한 가시광선을 이용해 세포 생존율과 해상도가 높은 바이오잉크를 개발했다고 17일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '카포하이드레이트 폴리머'에 지난달 11일 온라인 게재됐다. 

3D 바이오프린팅은 세포가 들어있는 바이오잉크를 사용해 인공장기나 조직을 제작하는 기술이다. 조직공학과 재생의학 분야에서 활용도가 높은 것으로 알려졌으며 최근에는 미래 먹거리로 떠오르고 있는 배양육 제조에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 

현재 사용되는 바이오잉크는 내부에서 세포가 움직일 수 없기 때문에 세포의 생존율이 낮고 인쇄 해상도가 높지 않다는 문제점이 있었다.

연구팀은 해조류 탄수화물의 일종인 '알지네이트'의 광가교를 통해 아주 미세한 크기의 마이크로 젤을 만들었다. 이 광가교 알지네이트 마이크로 젤을 이용해 세포의 자유로운 이동과 증식이 가능한 3D 바이오프린팅용 잉크를 개발했다. 광가교는 빛에 의해 촉발되는 분자 간 공유결합 형성 반응을 의미한다.

연구팀은 새로 개발한 잉크를 사용하여 3D 바이오프린팅을 진행했다. 그 결과 마이크로 젤 기반 소재의 빈 공간에 세포를 탑재한 바이오잉크는 기존 바이오잉크에 비해 세포 생존율이 4배 이상 크게 향상됐다. 또 이 마이크로 젤은 일정 시간 동안 힘을 주었을 때 오히려 점도가 낮아졌다. 형태가 변형된 후 원래의 형태로 다시 돌아올 수 있어 프린팅 결과물의 해상도와 적층 능력을 높였다.

연구를 이끈 차형준 교수는 “천연 생체물질을 기반으로 안정적이고 높은 세포 탑재 능력을 지니는 바이오잉크를 실제 3D 바이오프린팅에 적용하여 효과적인 인공 조직용 구조체를 제작했다“며 ”향후 후속 연구를 통한 개선과 기술 고도화를 통해 실제 인공장기와 배양육 제작 시 널리 활용될 것“이라고 기대했다.

[박정연 기자 hesse@donga.com]