세계 최초 '인공조직 지지체'로 흉터없이 상처 회복

UNIST 바이오메디컬공학과 강주헌 교수팀, 혈액 인공조직 3차원 가공기술
미세유체기술 피부 재생…'어드밴스드 머티리얼스' 표지 논문으로 선정

UNIST 바이오메디컬공학과 강주헌 교수팀이 미세유체기술 (microfluidic system)을 통해 혈액을 '3차원 인공조직 지지체'로 가공하는 기술을 세계 최초로 개발했다.

혈액은 다양한 단백질 섬유들로 구성돼 있다. 이를 활용해 조직 세포의 체외 배양과 체내 이식이 가능한 '지지체'를 만들 수 있다.

하지만 혈액이 응고될 경우, 혈소판에 의한 수축으로 기계적 강도가 증가하고 혈관 분포를 활성화시키기 어려워 지지체 활용이 어려웠다.

연구팀은 마이크로 수준에서 유체의 흐름을 조절하는 미세유체칩을 활용해 혈액 섬유들이 정렬된 다발형태를 이루는 '인공혈전'을 만들었다.

인공혈전은 일반적인 혈전과 다르게 혈소판에 의해 수축되지 않아 인공조직 지지체, 특히 혈관 형성에 유리한 지지체로 적합한 특성을 갖게 된다.

이 지지체를 사용해 혈관 내피세포를 배양하면 실제 인체의 혈관처럼 기능을 하는 3차원 미세혈관조직을 체외에서 제작, 몸 안에 이식을 할 수 있다.

연구팀은 이번 실험에서 일반적인 치료로 쉽게 회복되지 않는 전층피부손상(full thickness wound)에 주목했다.

전층피부손상은 장기간 아물지 않는 만성창상(chronic wound)으로 진행되는 경우가 많다

당뇨, 혈관질환 등에 의한 합병증 발생 빈도가 높고, 심각할 경우 사망률이 높은 패혈증을 발생시킨다.

또 혈관 소실을 가져와 회복에 필수적인 산소과 면역 세포, 영양소가 원활히 공급되지 않는다.

연구팀은 미세유체기술을 기반으로 혈액을 가공해 '이식용 3차원 혈관화된 인공혈전(IVET, Implantable Vascularized Engineered Thrombi)'을 제작했다.

이를 피부 상처에 이식해 전층피부손상 부위를 흉터없이 빠르게 회복시킬 수 있다는 것을 연구팀은 확인했다.

연구팀은 실험 쥐를 통해 주변 혈관들과 연결 상처 회복에 필요한 면역 세포의 이동이 원활해져 상처가 더 빨리 회복됨을 검증했다.

제 1저자인 정수현 박사과정 학생은 "환자 본인의 혈액을 가공해 IVET(혈관화된 인공혈전)를 만들고 상처에 이식할 수 있다"며 "지금까지 창상 치료의 고질적 문제인 면역거부반응을 완전히 배제할 수 있어 이식 치료 효과를 높일 수 있을 것이다"고 설명했다.

강주헌 바이오메디컬공학과 교수는 "이번 기술을 통해 혈액이라는 풍부한 생체재료를 활용해 피부가 흉터 없이 모낭까지 재생이 될 수 있다는 사실을 밝혀내 의미가 크다"며 "앞으로 미세혈관 형성이 필요한 여러 조직 재생에 활용하는 기술을 개발할 계획이다"고 말했다.

연구 결과는 와일리(Wiley) 출판사에서 발간하는 세계적인 학술지, '어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials)' 4월 13일 자 온라인판에 공개됐으며 6월 22일자 출판된 논문의 표지 논문으로 선정됐다.

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울산CBS 반웅규 기자 bangija@cbs.co.kr

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