[테크월드뉴스=조명의 기자]
복잡한 구조와 얇은 폐 두께로 인해 실험용 인공 폐를 만들기 어려웠지만 최근 포스텍 연구팀은 3D 프린팅으로 인공 폐 모델을 만드는 데 성공했다.
포스텍 연구팀은 잉크젯 바이오 프린팅을 이용하여 다양한 인간 폐포 세포주를 포함하는 3 차원 폐 모델을 만드는 데 성공했다. 특히 연구에 사용 된 잉크젯 바이오 프린팅은 환자 맞춤형 조직을 생산 및 표준화 할 수 있고, 대량 생산이 가능해 기존 테스트 모델을 대체 할 수있어 주목을 받고있다.
이 연구는 최근 국제 저널 ‘Advanced Science’에 게재되었습니다.
인간의 폐는 생명 활동에 필요한 산소를 받고 부산물 인 이산화탄소를 배출하기 위해 끊임없이 숨을 쉰다. 체내로 들어가는 산소는기도를 통해 폐포에 도달하고, 폐포의 모세 혈관을 통해 혈액이 운반하는 이산화탄소로 대체됩니다.
여기에서 폐포는 얇은 층의 상피 세포로 구성되어 있으며 주변의 얇은 모세 혈관으로 둘러싸여 있으며 속이 빈 포도 송이 모양을하고 있습니다. 산소와 이산화탄소가 이동하는 폐포 막은 ‘상피층-지하 막-내피 모세관 층’의 3 층 구조로되어있어 가스 이동이 용이하도록 두께가 매우 얇다. 지금까지는 이렇게 얇고 복잡한 구조로 폐포를 정확하게 복제하는 데 한계가있었습니다.
연구팀은 처음으로 drop-on-demand 고정밀 잉크젯 프린팅을 사용하여 폐포 세포를 고해상도로 라미네이팅하여 약 10μm 두께의 3 층 폐포 장벽 모델을 재현했습니다. 이렇게 제작 된 모델은 폐포 세포와 하이드로 겔을 혼합하여 배양 한 3 차원 비 구조화 모델뿐만 아니라 2 차원 세포 배양 모델과 비교할 때 높은 수준의 시뮬레이션을 보여주었습니다.
또한 연구팀은 생산 된 폐포 장벽 모델이 바이러스 감염성 및 항 바이러스 반응 측면에서 실제 조직 수준의 생리적 반응을 유사하게 재현한다는 것을 발견했습니다. 이 모델을 인플루엔자 바이러스 감염 모델로 사용했을 때 바이러스자가 증식 및 항 바이러스 반응이 나타나는 것이 관찰되었습니다.
정성준 교수는“우리는 바이오 프린팅을 이용하여 세포를 프린트하고 조직을 제작하지만, 약 10μm 두께의 3 층 구조를 가진 폐포의 장벽을 시뮬레이션 한 것은 세계 최초”라고 말했다. 항 바이러스 반응이 관찰 된 것도 이번이 처음입니다.”
또한 이번에 생산 된 인공 조직은 신종 코로나 바이러스 감염증 등 감염성 호흡기 바이러스에 대응할 수있는 치료제와 백신의 효과를 평가하는 초기 플랫폼으로 활용 될 수 있으며, 대량 생산과 품질 관리는 물론이고 환자 별 질병 모델 생산. 추가되었습니다.
한편 본 연구는 한국 연구 재단의 중견 연구원 지원 사업, 선도 연구 센터 지원 사업, 기초 연구 사업의 지원을 받아 수행되었다.