[대학저널 오혜민 기자] GIST(지스트, 총장 문승현) 신소재공학부 이재영 교수 연구팀이 생체 내 깊은 곳에서도 조절 가능한 하이드로젤(다량의 물을 흡수하며 대표적 생체 재료로 이용되는 물질) 제조 시스템을 개발했고 이를 활용해 줄기세포 전달에 성공했다.
이는 교류자기장 아래 열을 발생시키는 특성을 갖는 초자성나노입자를 이용해 하이드로젤을 제조하는 방법으로 생체친화적 조건에서 제조가 가능해 줄기세포 전달에도 이용될 수 있다.
현재는 하이드로젤의 체내 삽입을 위해 절개 및 봉합이 필요 없는 ‘주사형 하이드로젤’을 가장 많이 이용하고 있다. 연구팀은 ‘주사형 하이드로젤’ 제조 시스템을 발전시켜 체내 주입 후 하이드로젤 제조 과정을 조절할 수 있는 시스템을 개발해 Advanced healthcare materials 학술지에 게재한 바 있다.
이 연구는 체내 투과성을 갖는 근적외선과 이에 감응해 열을 발생시키는 금나노막대(gold nanorod)를 이용하는 방법으로 기존 주사형 하이드로젤의 단점인 체내 주사 후 조절이 불가능하다는 한계를 극복했다.
하지만 근적외선은 생체조직을 5mm만 투과해도 대부분 세기를 잃게 되어 깊은 곳까지 하이드로젤을 주입 및 제조하기 어려워 표피층까지만 응용될 수 있었다. 이에 반해 자기장은 체내 투과도가 월등히 높아 실질적으로 침투 깊이에 한계가 없으며 MRI 등과 같은 의료 기기에서도 이용될 만큼 안정성이 보장돼 있다.
연구팀은 이를 활용해 근적외선 기반 하이드로젤 제조 시스템에서 한 단계 더 발전시킨 ‘자기장 유도 하이드로젤 제조 시스템’을 고안했다. 이를 통해 2cm 두께 조직 내에서도 하이드로젤을 제조할 수 있었으며 동물실험을 통해 피부보다 더 깊은 위치에서 하이드로젤 제조에 성공했다. 또 줄기세포를 담지에 응용해 7일 이상 높은 생존율을 보인다는 것을 확인했다.
이재영 교수는 “이번 연구 성과로 하이드로젤을 피부 깊숙이까지 간단한 조작으로 생성·조절이 가능함을 확인했으며 향후 줄기세포 담지 및 전달이 가능해 조직공학적 연구에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 이재영 교수의 지도로 이황재 신소재공학부 박사과정생이 주도했으며 Guru K. Thirunavukkarasu 연구원과 김세민 박사과정생이 제2저자로 참여했다. 연구는 한국연구재단의 GRL(Global Research Laboratory) 프로그램, 보건복지부의 Korea Health Technology R&D Project의 지원을 받아 수행됐으며 연구 내용은 나노기술 분야 국제 학술지 나노리서치(Nano Research)에 6월 23일 게재됐다.
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