포스텍 연구팀, 죽상동맥경화증을 몸밖에서 관찰하는 기술 개발

포스텍 조동우 교수

장진아 포스텍 교수

포스텍 가오그 박사

포스텍 김병수 박사

포스텍 박원빈 씨

국내 연구진이 콜레스테롤 침착으로 혈관이 좁아지거나 막히는 질환인 죽상동맥경화증을 몸 밖에서 관찰할 수 있는 인공동맥혈관 모델을 최초로 개발했다.

포스텍 기계공학과 조동우 교수, 창의IT융합공학과 장진아 교수, 가오그 박사, 통합과정 박원빈 씨, 김병수 박사 연구팀이 인-배스 동축 세포 프린팅 기술을 이용해 여러 세포층으로 구성된 기능성 동맥혈관을 다양한 형태로 제작하는데 성공했다. 연구성과는 국제학술지 '어드밴스트 펑셔널 머터리얼즈'에 게재됐다.

죽상동맥경화증은 주로 혈관이 좁아지거나 구부러진 동맥 영역에서의 이상지질혈증으로 인한 염증반응에 의해 발생한다. 특히 동맥은 단순히 속이 빈 튜브가 아니라 혈관 내피 세포, 근육층 및 결합 조직을 지닌 복잡한 조직이다. 때문에 혈관의 다양한 해부학적 구조에 따른 혈류의 역학적 특성 변화와 그로 인한 질병 발생에 대한 영향을 규명하는 것이 매우 어려운 문제로 여겨져왔다.

연구팀은 압출식 프린터의 노즐 끝에서 나오는 재료를 공기 중에 놓인 편평한 바닥에 차곡차곡 쌓이면서 3D 구조체를 구성하는 바이오프린팅 기법에 주목했다. 우선 기존의 기법보다 구조적으로 더욱 안정된 3중층의 혈관을 만드는데 주력했다.

인-배스 동축 세포 프린팅 기술을 통해 연구팀은 혈관내피층, 근육층, 섬유아세포층을 포함한 3층의 세포층으로 구성된 기능성 동맥 혈관을 제작해냈다.

특히 혈관의 구조적 특이성에 따른 혈류의 역학적 변화를 확인하고, 협착형 및 곡형 혈관에서 형성된 혈액 난류가 내피세포 기능장애를 유발하고 있다는 사실도 증명했다.

조동우 교수는 "인-배스 동축 세포 프린팅 기술을 통해 구축된 생체 외 죽상동맥경화증 모델은 혈관의 구조적 특이성에 따른 혈류의 역학적 변화 및 화학적, 물리적 자극에 의한 혈관 활성화 양상을 확인할 수 있다"며 "죽상동맥경화증 병태생리를 규명하고, 효과적인 약물 및 치료법을 모색하는 기회가 될 것"이라고 했다.