4명의 한국인 과학자들과 미국 웨이크포레스트의대 연구팀은 지난 15일 “3D 프린터로 찍어낸 귀, 턱뼈, 근육조직을 생쥐에 이식한 결과 정상적인 기능을 하고, 혈관도 새로 자란 것을 확인했다”고 밝혔다.

4이번 연구에는 폴리머와 살아있는 세포, 필요한 영양소가 한데 섞인 ‘바이오잉크(bioink)’와 직접 개발한 바이오 맞춤형 프린터 ‘조직-장기 통합 프린터(Integrated Tissue-Organ Printer, ITOP)’가 사용됐다.

연구진은 토끼 연골 세포를 먼저 말랑말랑한 하이드로겔과 섞어 3D프린터용 잉크로 만들고, 굳으면 딱딱해지는 생분해성 플라스틱을 추가했다. 이전까지 3D프린터로 만든 신체조직에는 물렁하고 부드러운 성질의 하이드로겔이 들어있어 그 형태가 쉽게 무너지는 문제가 있었다. 다음에는 노즐로 잉크를 뿌려 층층이 쌓고 엮어서 유연하면서도 형태가 잘 유지되는 실제 귀 같은 인공 귀를 만들었다.

근육을 만들 때는 잉크에 근육 세포를, 뼈에는 뼈세포를 넣었다. 특히 조직 사이사이에 미세한 공기통로가 있어서 산소와 영양성분까지 실제 생체조직처럼 드나들 수 있었다.

연구진은 이런 식으로 만든 귀, 턱뼈, 근육조직을 실험 쥐에 이식한 결과, 귀는 2개월 뒤 연골 조직이 정상으로 작동했고 주변의 혈관도 이식한 귀 조직 안으로 뻗어 있었다. 골격근도 정상적인 근육 기능을 보였으며, 신경도 연결돼 있었다. 이식한 턱뼈는 5개월이 지나도 문제가 없었다.

이번 연구에 참여한 강현욱 울산과학기술원 생명공학과 교수는 “3D 프린터로 작고 물렁한 생체조직을 만든 적은 있었지만, 생분해 플라스틱을 활용해 비교적 크고 탄탄한 생체조직까지 찍어낸 건 이번이 처음”이라며 “어떻게 하면 내부에 인공혈관을 만들어주고 영양분과 산소 공급을 원활하게 해줄 것이냐에 대한 연구가 더 필요할 것”이라고 말했다.

글 손지애 코리아넷 기자
사진 네이처바이오테크놀로지
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