3D 프린터, 실제 근육 '뺨치는' 인공근육 제작

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작성자 최고관리자 작성일16-11-25 14:35 조회2,159회 댓글0건

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3D프린팅 기술을 활용해 만든 인공근육으로 다양한 근육 질환 및 부상 치료가 가능해질 것으로 기대된다. 


포항공과대학교(포스텍)는 조동우 기계공학과 교수(사진)와 융합생명공학부 통합과정 최영진씨가 3차원(3D) 세포 프린팅 기술과 근육 유래 바이오 잉크를 이용해 세계 최초로 인간의 근육과 거의 흡사한 인공근육 제작에 성공했다고 20일 밝혔다. 

3D 프린팅은 최근 제조업을 비롯한 여러 산업에서 널리 쓰이며 미래를 바꿀 혁신적인 기술 중 하나로 꼽힌다. 특히 바이오메디컬 분야에서 환자 맞춤형 의료기기나 인공 장기 제작에 활용할 수 있다. 

하지만 인체에 해롭지 않은 재료로 인체 조직과 같은 기능을 하는 대체물을 만들기까지는 아직 넘어야 할 벽이 높다. 이러한 상황에서 인체의 골격근의 구조와 고유의 성질까지 모사한 인공근육의 개발은 학계의 큰 주목을 끌고 있다.

골격근은 뼈 주위에 위치한 근육으로 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. 따라서 골격근을 대체할 만한 인공 근육은 다양한 형태와 크기로 제조가 가능하면서도 원하는 대로 수축과 이완이 이루어져야 한다.  

 

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연구팀은 이에 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 사용, 실제 근육환경과 매우 유사한 성장 조건을 제공한 것이다. 


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

이 성과는 최근 바이오 소재 분야의 국제학술지인 어드밴스드 헬스케어 머터리얼스(Advanced Healthcare Materials)에 표지 저널로 게재되었다. 

조 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 기대한다"고 말했다. 

한편 이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)와 생체모사형 메카트로닉스 융합기술개발사업의 지원을 통해 수행됐다.