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포항공대 조동우-장진아 교수 연구팀, 3D프린터로 인공각막 제작
포항공대 조동우-장진아 교수 연구팀, 3D프린터로 인공각막 제작
  • 교수신문
  • 승인 2019.05.20 14:04
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인공각막이 3D 프린터로 만들어졌다. 각막 기증을 기다리는 사람들에게 희소식이다.
포항공대(POSTECH)는 조동우 교수(기계공학과)와 장진아 교수(창의IT융합공학과) 연구팀이 경북대학교 김홍균 교수(안과) 연구팀과 공동연구해 탈세포화된 각막 조직과 줄기세포를 섞어 만든 바이오잉크를 사용해 3D 프린팅 기술로 인공 각막을 제작했다고 지난 14일 밝혔다. 연구팀에 따르면 인공 각막은 각막 유래 재료로만 만들어져 생체에 적합하고, 실제 사람의 각막처럼 투명하게 제작됐다. 그동안 인공각막 제작에 난관이던 투명성 확보와 생체 적합 소재 활용 문제를 모두 해결한 셈이다.
연구팀은 사람 각막의 내부에 콜라겐 섬유로 된 격자무늬가 촘촘히 자리하고 있다는 점에 주목했다. 각막 내 격자 패턴이 각막의 투명도와 직접 연관이 있기 때문이다. 이에 연구팀은 각막 내 격자 패턴을 3D 프린팅 과정에서 자연스럽게 생성되는 전단 응력을 이용해 만들었다.
전단 응력은 노즐을 지날 때 생기는 마찰력으로 인해 만들어지는 힘을 뜻한다. 연구팀은 이 힘을 조절해 콜라젠 섬유 구조 배열을 제어하고, 실제 사람의 눈처럼 격자무늬를 지니는 투명한 인공 각막을 만들 수 있었다.
또 생체 적합성 확보를 위해 소재도 실제 각막 조직과 동일한 세포외 기질과 줄기세포를 섞어 바이오잉크 재료로 만들었다.
토끼를 대상으로 한 실험결과 인공 각막 이식 4주 만에 실제 인간 각막의 구조와 유사한 격자 패턴을 생성하고 유지했다. 투명한 특성도 보유하고 있는 것이 확인됐다. 장 교수는 “3D 프린팅 시 발생하는 응력을 이용해 각막 미세구조를 모사해 체내 안정성과 투명성을 모두 확보한 연구”라며 “각막 대체제로 상용화되면 각막 이식을 기다리는 사람들에게 큰 희망이 될 것”이라고 기대감을 밝혔다. 2018년 기준 국내에서만 각막기증을 기다리고 있는 사람은 2000여명이다. 평균 6년 이상을 기다려야 각막을 기증받을 수 있는 것으로 알려졌다.
연구는 환자 맞춤형 각막이식을 위한 각막수술로봇 및 제조로봇의 원천기술을 개발하는 산업통상자원부 산업기술혁신사업과 한국연구재단 리더연구자지원사업, 정보통신기획평가원(IITP) 명품인재양성사업의 지원으로 수행됐다.


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