생체거부반응 없앤 실크피브로인 3D프린팅 바이오잉크 개발

한림대의료원 박찬흠 교수 개발 문선희 기자l승인2018.05.16 16:58:43

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▲ 실크피브리온 바이오잉크로 제작한 인공장기와 혈관

국내 연구진이 누에고치에서 추출한 실크피브로인을 원료로 3D 프린팅에 최적화된 ‘바이오잉크(Sil-MA)’를 개발해 화제다.

한림대학교의료원 나노바이오재생의학연구소 박찬흠(한림대춘천성심병원 이비인후과)·김순희 교수팀이 실크피브로인을 활용해 세계 최초로 3D 프린팅용 바이오잉크를 개발했다.

실크피브로인은 누에고치에서 추출한 천연 섬유단백질로, 이미 생체재료나 조직공학에 다양하게 활용되고 있으며, 미국 식품의약국(FDA)이 승인한 생체재료로 임상 적용 가능성이 높은 것으로 알려졌다. 또한 국내 양잠농가에는 새로운 고부가가치 수익 창출 품목이기도 한 것.

연구팀이 개발한 바이오잉크는 실크피브로인을 빛을 이용해 액체와 고체의 중간성질과 세포 친화력을 갖춘 하이드로겔로 쉽게 만들 수 있으며, 빠르고 정교하게 인공장기나 조직 제작이 가능하다는 설명이다.

특히 실크피브로인 바이오잉크는 현재 바이오 3D 프린팅 기술로 해결하지 못했던 미세혈관이나 다양한 세포의 정밀한 조형까지 가능하며, 광경화 방식(빛을 받으면 굳는) 3D DLP(Digital Light Processing) 바이오프린터를 통해 심장, 폐, 뇌, 혈관 등 매우 복잡한 형태의 인체조직과 장기로 출력될 수 있다. 실제 장기의 섬세한 부분까지 유사하게 출력 가능한 것.

무엇보다 현재 3D 프린팅 인공조직·장기가 풀어야 할 핵심 난제는 생체친화력과 이식 후 기계적·물리적 물성을 유지하는 것인데, 실크피브로인 바이오잉크는 기존 바이오잉크보다 빠른 세포함유 프린팅이 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다. 따라서 세포 손상을 최소로 줄이고, 생체적합성을 증가시켰으며, 살아있는 세포를 함유하고 있으므로 기계적 물성이 뛰어나 체내 이식이나 봉합이 가능하다.

박찬흠 교수는 “3D 바이오 프린팅의 미래는 생체적합성과 기계적·화학적 특성이 우수한 바이오잉크의 개발에 달려 있다”며 “이번 연구의 핵심은 두 가지 방향성에 모두 부합하고, 실제 생체 이식에 적용 가능한 기술이라는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

한림대학교춘천성심병원 이비인후과와 나노바이오재생의학연구소는 이번 바이오잉크 원천 제작 기술을 이용해 인공 혈관, 식도, 기도, 연골 등을 만들고 동물에 적용하는 실험을 준비하고 있다. 두경부 암 가운데 목소리를 낼 수 없는 후두암 환자에 적용할 수 있는 인공 후두를 곧 선보일 예정이다.

한편, 이번 연구성과는 2018년 4월 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF: 12.124)에 실렸다.

문선희 기자  kmedinfo@hanmail.net
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