권성근 교수 논문 미국국립과학원회보(PNAS) 하이라이트 논문 선정: 생체 이식용 재료, 간단하게 만드는 기술 개발

권성근 서울의대 교수는 황석연 교수(서울대 화학생물공학부), 임성갑 교수(한국과학기술원 생명화학공학과) 와의 공동연구를 통해 종이 접기를 이용한 생체 조직 모방 지지체를 제작했고, 이를 이용해 토끼 기도 연골 조직 재생에 성공했다고 밝혔다.

이번 연구로 생체 이식용 재료를 간단하고 빠르게 조직의 모양으로 성형하고, 손상된 조직 재생에 적용할 수 있는 새로운 가능성이 열렸다.

공동 연구팀은 먼저 성형성이 낮은 기존의 지지체 재료들의 단점을 극복하기 위해 종이 접기와 같은 단순한 방법을 생체 조직 재생에 도입했다.

3차원 구조의 복잡한 형태의 생체 조직 형태를 종이 접기 기술을 활용해 간단하고 빠르게 만들 수 있게 해 실제 조직의 모양을 모사하는 것이 가능하게 했다.

화학 증착 공정(iCVD)를 통해 종이와 강한 결합을 유도할 수 있는 고분자를 코팅함으로써, 모양이 만들어진 종이 지지체에 세포와 생체 재료 박막을 안정적으로 형성할 수 있게 했다.

이를 통해 생체 내 조직에 손상이 발생됐을 때, 손상 조직과 유사한 모양의 지지체에 세포와 생체 재료를 함께 이식 할 수 있는 기술을 확보했다.

연구팀은 새로이 고안된 기술의 생체 적용 가능성을 확인하기 위해 토끼의 기관을 절제해 내고 결손 부위를 종이 지지체로 대체하는 실험을 진행했으며, 이식된 종이 지지체 표면에 연골 조직이 재생되면서 기도의 골격이 유지됐고 기도 내 염증 반응도 관찰되지 않았다.

권성근 교수는 '기존에 개발됐던 합성 기관 지지체와 비교해 매우 탁월한 생체 적합성을 보였고, 생체 내 존재하는 수분에 의해 종이 지지체의 물성 강도가 약화돼 기도 협착이 발생하지 않을까 우려했던 점도 관찰되지 않아 앞으로 매우 유망한 기관 지지체가 될 수 있을 것'이라고 논평했다.

연구 결과는 세계적인 학술지인 ‘미국국립과학원회보(Proceedings of National Academy of Sciences, PNAS, impact factor 9.674)’ 12월 15일 자에 실렸으며, ‘이주의 하이라이트’ 논문으로도 선정됐다.  

 
▲<종이 접기 방법에 대한 개념도>

종이에 iCVD를 통하여 고분자를 코팅한 후 삼차원 도면을 따라 종이를 접는다. 이때 이음새 부분은 락 앤 키 (lock & key) 방법을 도입하여 생체에 유해한 접착제를 사용하지 않는다. 모양이 만들어진 종이 지지체 표면에 생체 재료, 세포를 코팅하여 토끼 기도 손상 모델에 적용한다.