3D 프린팅으로 내피 갖춘 인공 혈관 한 번에 제작 가능해져

POSTECH 공동 연구팀이 개발한 3D 프린팅 기술을 활용한 인공 혈관의 구조에 대한 설명./POSTECH 제공

최첨단 3D 프린팅 기술로 만들어 추가 공정 없이 내피를 형성할 수 있는 인공 소경구 혈관(SDV)이 개발됐다.

POSTECH 기계공학과 · IT융합공학과 · 생명과학과 · 융합대학원 장진아 교수, IT융합공학과 남효영 연구교수, 원광대 기계공학부 이승재 교수, 기계공학과 정훈진 박사 공동 연구팀은 이런 성과를 냈다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials)에 게재됐다.

SDV는 임상적 수요가 높아 다양한 상용화 제품이 이미 나와있는 상황이다. 하지만 기존 인공 SDV는 대부분 내피가 없어 혈전을 유발하는 한계가 있다. 지금까지 균일한 내피층을 가지면서 충분한 기계적 성질까지 갖춘 인공 SDV를 제작하기가 매우 어려웠다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 먼저 드래깅 3D 프린팅 기술을 개발했다. 별도의 회전축이 필요하지 않아 다양한 모양을 자유롭게 형성할 수 있는 3D 프린팅 기술이다. 이 기술을 이용하면 추가 재료나 장치 없이 기공이 있는 구조체를 제작하면서 기공 크기까지 자유롭게 제어할 수 있다.

연구진은 새롭게 개발한 드래깅 3D 프린팅 기술로 다공성 · 다층 구조를 갖는 인공 SDV를 제작했다. 이후 실험을 위해 인간 탯줄 정맥 내피 세포와 인간 대동맥 평활근세포를 천연 고분자 바이오잉크(bio-ink)와 혼합해 내부에 주입했다. 그 결과 탯줄 정맥 내피 세포가 기공을 통해 인공 SDV 안쪽으로 이동해 자연스럽게 내피를 형성하는 것으로 나타났다.

이렇게 만들어진 내피는 전체 SDV 내부의 최대 97.68%까지 덮을 수 있는 것으로 나타났다. 연구진은 또 내피가 혈소판 유착을 방지하는 것을 확인했다. 장진아 교수는 “첨단 드래깅 3D 프린팅 기술과 인간 탯줄 정맥 내피 세포가 가진 특성을 이용해 자발적인 세포 조립을 유도하는 SDV를 제작한 연구는 이번이 처음”이라며, “안정성과 기계적 특성이 보장되어 이식에도 적합할 뿐 아니라 향후 가지(branch)나 곡선(curve) 등 복잡한 모양의 혈관 구조체에서도 내피를 형성하는 데 유용할 것”이라는 했다.