이상훈 교수 연구팀, 바이오 인공장기 개발 새로운 길 제안

Nature 자매지인 ‘Nature Communications’誌에 논문 게재돼

▲ 보건과학대학 생체의공학과 이상훈 교수

보건과학대학 생체의공학과 이상훈 교수 연구팀이 수화젤과 같은 매우 약하고 부드러운 물질을 벌집 모양으로 높이 쌓아 올리는 새로운 기술을 개발했다. 이 연구에는 고려대 연구교수였던 정기석 박사 (현 아산병원 의공학 연구소)가 주도적으로 참여했다. 이 기술은 일반 실험실에서도 쉽게 구현할 수 있으며, 이를 이용하여 세포 등을 매우 촘촘하게 쌓는 기술을 개발했다. 이 결과는 세계적으로 권위 있는 학술지인 Nature Communications誌 온라인 판에 게재됐다. (*논문명 : Viscoelastic lithography for fabricating self-organizing soft micro-honeycomb structures with ultra-high aspect ratios).

벌집 모양의 구조는 매우 안정적이고, 촘촘하게 물질을 저장할 수 있어 산업적으로 많이 활용되고 있다. 그러나 이런 구조를 부드러운 폴리머 물질을 가지고, 수백 마이크로 크기로 제작하고, 벽 두께를 머리카락의 100분의 1 이상 작은 수 마이크로미터 단위로 만드는 것은 거의 불가능한 것으로 인식돼 왔다. 이상훈 교수 연구팀은 마이크로 칩 위에 액체 상태의 부드러운 물질을 코팅한 다음, 단순하게 주변 공기 압력을 줄이면 스스로 벌집 구조가 만들어 지는 현상을 발견했다 (그림 1). 이때 벽의 두께는 최소 1 마이크론 (머리카락 굵기의 100분의 1) 전후이고, 그 높이는 1 cm 정도까지 제작 가능하다. 이상훈 교수는 이 구조물을 이용하여 약물을 최대한 안정적으로 많이 저장하여 전달할 수 있는 약물 전달장치를 개발했다. 또한 매우 복잡하고, 촘촘하게 여러 세포들이 쌓여 있는 인간 간의 구조를 모사한 인공간 모델을 제작하였다. 간세포와 혈관이 골고루 분산되어 연결되어 있는 인공 간 조직을 제작하고, 실제 간 기능과 유사하게 독성제거와 알부민 등을 분비할 수 있는 기능을 확인하였다. 

이 기술은 기존의 3D 프린팅 기술보다 정밀하고 간단하게 세포를 쌓고 배양하여 인공장기를 제작할 수 있는 기술로 발전 가능할 것으로 예상되며, 비용이나 효율성에 있어서도 상당한 경쟁력을 지닐 수 있을 것으로 예상된다. 또한 사용되는 물질들이 피부 등에 부작용 없이 장기간 부착할 수 있는 것이어서, 최대한 안정적으로 약물을 탑재하고 안정적으로 장기간 약물을 전달할 수 있는 새로운 수단으로의 활용가능성도 매우 클 것으로 예상된다.

[ 사 진 설 명 ] 

▲ 폴리머를 이용해 제작된 벌집구조 (벽의 두께: 2 마이크론, 높이: 약 1cm)

▲ 같은 방법으로 제작된 다양한 벌집모양의 구조들