3차원 형태의 세포 덩어리인 세포 스페로이드를 원하는 위치에 바로 찍어 낼 수 있는 정밀 프린팅 기법이 UNIST 연구진의 의해 개발됐다.
UNIST(울산과학기술원)는 바이오메디컬 공학과 강현욱 교수팀이 줄기세포나 암세포 스페로이드를 정밀하게 프린팅 하는 ‘3D 바이오 도트(dot) 프린팅’ 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
이는 ‘세포를 구형으로 뭉쳐 자라나게 하는 기술(배양)’과 세포가 포함된 바이오잉크를 3차원으로 인쇄하듯 찍는 3D 바이오 프린팅 기술을 합친 기술이다.
이 기술은 세포 스페로이드간 간격을 수 마이크로미터(㎛,10-6m) 수준까지 가깝게 만들 정도로 정밀도가 높다.
이 때문에 스페로이드간 간격을 실제 인간 세포들의 ‘언택트 교신’을 정확히 모사할 수 있다. 이 뿐만 아니라 세포의 종류에 관계없이 3D 바이오 프린팅의 장점인 3차원 적층이나 컴퓨터를 이용한 정밀 바이오 가공 기술을 그대로 쓸 수 있다는 장점이 있다.
연구팀이 개발한 3D 바이오 도트 프린팅은 배양하고자 하는 세포가 포함된 바이오 잉크를 혼합 하이드로젤 안에 구(球) 형태로 하나씩 찍어내는 방식이다. 이 때 바이오 잉크 주위 혼합 하이드로겔은 세포를 구형으로 뭉치는 ‘틀’ 역할을 한다.
잉크 속 가교제가 접촉면을 구형으로 굳히기 때문이다. 또 바이오 잉크 안에는 세포가 배양되면 녹아 없어지는 성분도 함께 들어있어, 구 형태 틀 안에서 세포가 뭉쳐지면서 자라게 된다.
실제로 연구팀은 이 기술을 이용해 암세포나 췌장에서 인슐린을 분비하는 구형의 조직인 췌도(랑게르한스 섬)의 베타세포, 간세포 등을 스페로이드 형태로 제작하는데 성공했다. 특히 간세포는 기존 스페로이드 배양법으로 배양된 세포 보다 성능과 수명이 우수했다.
강현욱 교수는 “개발된 바이오 도트 프린팅 공정은 간세포, 췌도의 베타세포, 암세포 등 다양한 종류의 세포에 쓸 수 있어, 현재 진행하고 있는 암 침습모델, 간 질환 치료 패치, 줄기세포 스페로이드 기반 이식용 이종장기 개발에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
한편 이번 연구는 재료 분야의 국제학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈(Advanced functional materials)’에 지난 9월22일자로 온라인 공개됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr