장진아 포스텍 IT융합공학과·기계공학과 교수팀과 쿤림 뉴질랜드 오타고대 정형외과및근골격의학과 교수팀이 독성은 최소로 줄이고 세포 친화적이면서, 부피가 큰 조직을 찍어낼 수 있는 새로운 바이오잉크를 개발했다. 사진은 이 바이오잉크로 찍어낸 각막 조직(위 오른쪽)과 심장 조직(아래 오른쪽). 어드밴스드 펑서널 머터리얼즈 제공

국내 연구팀이 독성은 최소로 줄이고 세포 친화적이면서 부피가 큰 조직을 찍어낼 수 있는 새로운 바이오잉크를 개발했다. 

바이오잉크는 3D 또는 4D 프린팅으로 인공 조직이나 인공 장기를 찍어낼 때  살아 있는 세포와 함께 사용하는 재료다. 이렇게 만든 조직이나 장기를 실제 이식하려면 바이오잉크가 실제 세포 밖 환경과 유사하면서도 몸속에서 해롭지 않아야 한다. 

포스텍은 장진아 IT융합공학과·기계공학과 교수와 김현지 기계공학과 박사 연구팀이 쿤림 뉴질랜드 오타고대 정형외과및근골격의학과 교수팀과 함께 독성이 없으면서도 부피가 큰 인공 장기를 만들 수 있는 바이오잉크(dERS)를 개발했다고 9일 밝혔다. 

3차원으로 찍어낸 인공 조직은 실제 조직이나 장기처럼 단단하면서도 유연하게 접히거나 비틀 수 있어야 한다. 그러려면 바이오잉크에 자외선(UV)를 쬐어 재료와 재료가 붙게 하는 촉매인 'UV 광 개시제'를 이용해야 했다. 하지만 세포에 UV를 쬐면 유해한 활성 산소가 생기고, UV 광 개시제 대신 다른 화학물질을 넣는 경우 세포 친화성이 떨어진다는 문제점이 있었다. 이 때문에 조직을 큰 부피로 만드는 데 한계가 있었다. 

장 교수팀은 UV가 아닌 가시광선을 쪼아 재료들을 굳힐 수 있는 바이오잉크를 개발했다. 바이오잉크에 든 아미노산 중 타이로신이 서로 들러붙게 하는 원리다. 기존의 바이오잉크와 달리 부피가 큰 조직을 찍어내도 여전히 독성이 거의 없고, 세포 친화성도 높았다. 연구팀이 이 바이오잉크로 각막과 심장 조직을 3D 프린팅해, 실제와 비슷한 구조를 재현했을 뿐만 아니라 조직이 재생되는 것도 확인했다. 

장 교수는 "이번에 개발한 바이오잉크로 수 cm 크기의 조직을 만들 수 있었다"며 "추가 재료나 공정이 필요 없기 때문에 임상에 적용할 수 있는 새로운 방법이 될 수 있을 것"이라고 기대했다.  

이 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 펑서널 머터리얼즈' 5월 13일자에 표지논문으로 실렸다.