기초과학지원硏, ‘3차원 생체재료칩’ 대량생산기술 확보

- 다수 하이드레젤 동시다발적 가교하는 방법 개발

이번 연구를 수행한 김정아(왼쪽부터) 박사, 김민경 박사후 연구원, 백규립 학생연구원.[KBSI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 연구장비개발부 김정아(사진) 박사 연구팀이 하이드로젤이 내장된 3차원 복합 생체재료칩 제작 공정법 및 다수의 하이드로젤을 동시에 가교하는 새로운 방법을 개발했다고 19일 밝혔다.

하이드로젤은 고분자 화합물이 그물망 형식으로 가교돼 있고 다공성 구조 및 높은 친수성, 생체적합성 특징을 지니고 있다.

연구팀은 하이드로젤을 생체모사용 칩에 내장한 후 가공 및 동결시키는 제작 공정을 적용하여 한 달 이상 보관과 운송에 지장을 받지 않는 복합 생체재료칩을 개발하고 이를 약물평가를 위한 플랫폼으로 활용하는 가능성을 입증했다. 이를 통해 기존 복잡한 시료 준비 과정과 외부 환경 영향 등으로 인한 재현성 있는 3차원 생체 모델 제작의 어려움을 해결했을 뿐 아니라 향후 3차원 복합 생체재료칩의 대량 생산 및 유통 그리고 일반사용자의 3차원 생체모델 제작도 손쉬워질 전망이다.

연구팀은 또한 재현성 높은 약물평가용 생체조직모델 샘플 제작을 위해 가장 중요한 요소 중 하나인 하이드로젤의 빠르고 안정적 가교를 위해 다수의 하이드로젤 시료를 동시다발적으로 가교하는 ‘웰플레이트 기반 광(光)가교 시스템’을 개발하고 골다공증 약물평가에 적용했다.

하이드로젤이 탑재된 3차원 생체재료 복합칩 제조 및 3차원 세포배양 모식도.[KBSI 제공]

광(光)가교 시스템으로 확보된 다양한 기계물성을 갖는 시료 라이브러리 제작을 통해, 줄기세포가 골세포로 분화하는 단계에서 골다공증 약물치료제를 처리하였을 경우 그 반응 양상이 다름을 확인했다. 즉, 특정 약물의 정확한 효능 검증 및 분석을 위해서는 생체조직의 다양한 기계적 물성을 고려한 분석의 필요성을 입증한 중요한 결과다.

김정아 박사는 “현재 동물대체시험모델 개발을 목표로 효율적인 분석이 가능한 장치시스템 개발과 실험모델, 데이터 분석법을 고안하는 빅사업 연구를 수행하고 있다”면서 “이번 하이드로젤 기반 두 연구 결과 중 하나는 미리 제작된 생체칩을 즉석밥같이 사용자에게 제공하는 방법이 가능해져 개인의 맞춤 약물평가에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘바이오파브리케이션(Biofabrication)’ 2월 온라인 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com