정용환 기자3D 프린터가 진화하며 PC로 입력한 데이터대로 생체 조직을 출력할 수 있게 되어 3D 프린팅 기술을 통한 의료 응용이 기대되고 있다. 하버드대학 연구팀이 젤라틴을 주입한 하이드로겔 잉크를 이용해 심장 고동을 재현할 수 있는 기능성 심실 3D 프린팅에 성공했다고 발표했다.
젤라틴은 과자와 요리 재료라는 이미지가 강하지만 원래 섬유질 동물성 단백질 일종이다. 이번 연구팀이 사용한 건 이 젤라틴을 물을 주성분으로 하는 하이드로겔에 주입한 FIG(Fibre Infused Gel) 잉크다.
연구팀은 FIG 잉크가 3D 프린터 노즐을 통해 흐르지만 일단 구조가 출력되면 형상을 유지한다는 특성을 갖고 있다면서 이 특성 덕에 다른 걸 사용하지 않고 기능성 심실 같은 구조나 복잡한 형상을 출력할 수 있다고 밝혔다.
연구팀은 FIG 잉크를 만들기 위해 로터리 제트 스피닝 기술을 이용했다고 한다. 이 기술은 코튼 과자 제조기에서 착안한 기술로 원심력에 의해 직경 1마이크로미터 미만 극세 섬유를 만든다. 이 기술로 생성된 젤라틴 섬유는 면 같은 시트가 된다. 연구팀은 젤라틴 섬유 시트를 길이 80∼100마이크로미터, 직경 5∼10마ㅣ크로미터 미소 섬유에 초음파로 분해해 하이드로겔 잉크에 섞었다.
FIG 잉크로 기능성 심실을 출력할 때 출력 방향을 제어해 의사적 심근 세포를 섬유 방향에 따라 일렬로 늘어놓는데 성공했다. 그대로 3D 프린터 구조에 전기 자극을 줬더니 섬유 방향에 따라 수축해 의사적 박동을 시작했다고 한다. 연구팀은 진짜 심장 심실이 박동하는 것처럼 기능성 심실이 실제로 박동하는 듯 움직이는 걸 보는 건 두근거리는 일이었다고 설명한다.
더구나 출력 방향과 잉크 배합을 조정해 기능성 심실 수축을 더 강력하게 할 수 있다는 것도 확인했다. 개선을 거듭한 기능성 심실은 첫 출력한 것보다 5∼20배 체액을 송출할 수 있었다고 한다. 연구팀은 액체를 강한 압력으로 송출할 수 있는 더 진짜에 가까운 심장 조직 구축에 임하고 있다.
연구팀은 FIG는 라미네이팅 모델링에 의해 개발한 도구 중 하나일 뿐이며 더 나은 방법을 모색하고 있다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
이석원 기자
이원영 기자
