바이오 잉크+3D 세포 프린팅=인공근육

포스텍 연구팀 내놓아

▲국내 연구팀이 바이오 잉크와 3D 세포 프린팅으로 인공근육을 만들었다.[사진제공=포스텍]

[아시아경제 정종오 기자] 실제 골격근 조직을 이용해 만든 바이오 잉크를 원료로 삼아 3D 세포 프린팅 기술로 인공 근육이 탄생했다. 국내 연구팀이 새로운 인공근육 제조 기술을 내놓아 관심을 모으고 있다.

포스텍(POSTECH, 총장 김도연) 기계공학과 조동우 교수와 융합생명공학부 통합과정 최영진 씨가 3D 세포 프린팅 기술과 근육 유래 바이오 잉크를 이용해 인간의 근육과 거의 흡사한 인공근육 제작에 성공했다.

3D 프린팅은 최근 제조업을 비롯해 여러 산업에서 널리 쓰인다. 바이오메디컬 분야에서 환자 맞춤형 의료기기나 인공 장기 제작에 활용할 수 있다. 인체에 해롭지 않은 재료로 인체 조직과 같은 기능을 하는 대체물을 만들기까지는 아직 넘어야 할 산이 높다.

골격근은 우리 몸 곳곳의 뼈 주위에 위치한 근육을 말한다. 어깨와 가슴, 허벅지는 물론 눈 둘레 등에 다양한 모습으로 존재한다. 심장처럼 근육 운동을 통제할 수 없는 불수의적 근육과 달리 골격근은 인간의 의지에 따라 전기 신호를 통해 다양한 강도의 힘으로 여러 동작이 가능하다.

골격근을 대체할 만한 인공 근육은 다양한 형태와 크기로 제조가 가능하면서도 원하는 대로 수축과 이완이 이뤄져야 한다. 기존 인공근육 구조체는 미리 제작한 틀(mold)에 콜라젠 같은 생체적합성 재료와 세포를 채워 넣는 방법으로 만들어졌다. 이 방법은 시간이 오래 걸리고 환자 맞춤형 제작이 어렵다.

근육 재생에 필수적인 세포의 정렬도 조절할 수 없었다. 기존의 생체재료로는 실제 근육처럼 세포의 생존을 돕고 근육 섬유의 생성과 재생에 필요한 환경을 제공하는데 한계가 있었다.

포스텍 연구팀은 이런 점에 착안해 기존의 생체적합성 재료 대신 실제 골격근 조직을 이용해 만든 바이오 잉크를 원료로 삼아 3D 세포 프린팅 기술로 인공 근육을 제작했다. 근육 조직에서 세포만을 제외한 세포외기질(extracellular matrix)을 재료로 사용해 실제 근육환경과 매우 유사한 성장 조건을 제공한 것이다.

근육 유래 바이오 잉크로 제작된 인공 근육은 콜라젠 등의 생체재료를 사용했을 때보다 근육 섬유의 생성과 분화·성숙이 뛰어나 실제 근육과 매우 흡사할 뿐만 아니라 전기적 자극을 받았을 때 수축과 이완운동을 보여 근육의 고유 기능도 효과적으로 모사하는 것으로 나타났다.

조동우 교수는 "3D 세포 프린팅과 근육 유래 바이오 잉크를 활용하면 실제 근육의 구조와 기능을 매우 흡사하게 모사할 수 있다"며 "근육 질환의 치료와 신약 개발 등에 크게 활용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr