뿌리면 근육 재생… GIST `분말형 수화젤` 개발

광주과기원, 근육재생 촉진 '분말형 수화젤' 개발
고수분 환경서 높은 접착력..지혈과 골격근 회복 효과

이재용(왼쪽부터) GIST 신소재공학부 교수, 이민규 박사, 서다운 박사과정생

광주과학기술원은 손상된 교육 조직에 뿌리면 조직 재생을 촉진하는 '분말형 수화젤'을 개발했다. 사진은 젖은 환경에서 부착성을 유지하는 '분말형 수화젤' 모식도. GIST 제공

손상된 근육 조직에 뿌리기만 하면 조직 재생에 효과가 있는 생체재료가 나왔다.

광주과학기술원(GIST)은 이재영 신소재공학부 교수 연구팀이 근육 재생을 촉진할 수 있는 '분말형 수화젤'를 개발했다고 11일 밝혔다.

체중의 30∼40%를 차지하는 골격근은 주로 신체 움직임과 힘 생성을 담당하는 조직으로, 한번 손실이 생기면 기능과 장기간 장애로 이어진다. 수화젤은 신체 조직과 유사한 기계적 물성을 지녀 재생 연구에 활용되는데, 수분이 있는 환경에서 접착력이 크게 떨어진다. 이 때문에 접착성을 유지하거나 높일 수 있는 수화젤 개발이 필요하다.

연구팀은 생체친화적인 천연고분자 산화 덱스트란과 젤라틴을 혼합한 후, 크기가 300마이크로미터 이하 입자로 분쇄해 고수분 환경에서도 빠르고 높은 접착력을 갖는 수화젤을 개발했다.

가루 형태인 수화젤은 손상된 근육 조직 표면의 혈액과 체액을 흡수하고, 다양한 분자 상호작용을 통해 조직과 강하게 접착한다. 실제로, 5분 내로 수화젤을 형성해 신체조직과 유사한 기계적 특성을 보이고, 손상된 근육의 재생을 촉진시켰다. 또한 손상 초기에 우수한 지혈 효과와 손상된 근육 부위의 골격근 회복에도 효과적인 것으로 확인됐다고 연구팀은 설명했다.

특히 수화젤은 의료용으로 쓰이는 생체용 접착제인 피브린글루보다 5배 가량 높은 접착성을 보였고, 습한 환경이나 물 속에서도 안정적으로 우수한 접착성을 유지해 근육세포와 혈액에서 우수한 생체적합성을 나타냈다.

강한 지혈효과와 손상된 골격근 재생에도 효과적이었다. 연구팀은 분말형 수화젤의 지혈 효과가 아무런 조치를 하지 않은 그룹에 비해 15배 높은 것을 확인했다. 아울러 실험용 쥐의 손상된 근육 부위에 분말형 수화젤을 도포하자 3주 후 근육 섬유화가 줄고 근육 조직 내 신생혈관이 증가하고 염증반응이 감소했다.

이재영 GIST 교수는 "신체 조직과 유사한 기계적 성질을 가져 조직 공학용 지지체, 조직 재생 등 다양한 생체 재료 분야에 활용될 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 생체재료 분야 국제 학술지 '바이오액티브 머터리얼즈(지난달 14일)'에 게재됐다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr