김근형 성균관대 교수팀, 회전근개 복합 조직 재생 모델 개발

다양한 인체 복합 조직 재생을 위한
세포-구조체 바이오프린팅 플랫폼 기술

김근형 성균관대 교수, 김원진 성균관대 박사, 채수정·황보한준·조서율 성균관대 박사과정생 (사진=성균관대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]문효민 인턴 기자 = 성균관대(총장 유지범)는 김근형 의학과 교수 연구팀이 회전근개 복합 조직을 재생할 수 있는 새로운 바이오프린팅 기술을 개발하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

해당 연구는 힘줄, 골조직, 두 조직을 이어주는 섬유연골을 포함한 복합 조직의 미세환경을 모사하는 데 중점을 뒀다.

회전근개의 힘줄·골 복합 조직은 힘줄에서 골조직으로 갈수록 기계적 특성과 무기질 함량이 점진적으로 변화하는 특성을 지닌다.

이로 인해 수술로 복합 조직을 재생하는 데 어려움이 있었으며 특히 섬유연골의 재생이 큰 과제로 남아 있었다고 성균관대는 설명했다.

회전근개를 제작하는 기존 기술들은 복합 조직의 미세환경을 재현하기 위해 다양한 소재와 세포를 적용했으나 완전한 복합 조직 재생에는 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 김근형 성균관대 교수 연구팀은 지방줄기세포 기반의 두 가지 바이오잉크를 활용해 힘줄, 골조직, 섬유연골을 동시에 재생할 수 있는 'in situ 3D 바이오프린팅 기술 플랫폼'을 개발했다.

이 기술은 이상천 연세대 교수팀, 권동락 대구가톨릭대 교수팀, 이형진 고려대 교수팀과의 공동 연구를 통해 토끼 회전근개 파열 모델에서 효능을 입증했다.

재생된 조직은 기계적 특성 면에서 정상 회전근개와 유사한 결과를 보였다.

이에 더해 연구팀은 블레이드·바이오프린팅 플랫폼을 통해 최적 배열 구조의 근육 조직 재생 기술도 개발했다.

이 기술을 류동렬 광주과학기술원 교수팀과 동물 근육 손실 모델에 적용한 결과 근육 조직의 재생 효과가 획기적으로 향상됐다는 사실을 확인했다.

또한, 기존 인공 피부 조직에서 재생이 어려웠던 피부 망상 융기 구조를 갖춘 세포 포함 지지체도 개발했다.

전욱 한강성심병원 교수팀과의 협업을 통해 동물 모델에서 피부 재생 효과를 크게 높이는 데 성공했다.

김근형 교수는 "이번 연구는 인체 복합 조직을 모사해 복합 세포 구조체를 제작할 수 있는 새로운 바이오프린팅 플랫폼을 개발한 것"이라며 "하나의 조직을 넘어 다양한 조직과 이들을 연결하는 접합부까지 재생하는 새로운 치료 전략을 제시할 수 있을 것"이라고 기대를 밝혔다.

이번 연구 결과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 질병관리청의 지원으로 수행됐다.

생체재료 분야 국제학술지 'Bioactive Materials', 제조공학 국제학술지 'International Journal of Extreme Manufacturing', 재료 분야 국제학술지 'Advanced Functional Materials'에 각각 지난 11일, 15일, 18일 온라인으로 게재됐다.

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