▲ 나노 멀티스케일 지지체의 힘줄 조직 재생 효능 평가 / 쥐 모델의 손상된 회전 근개 힘줄 조직 위에 나노 멀티스케일 지지체를 삽입하여 4주 후에 힘줄 및 섬유연골 조직의 재생을 확인하였다. 나노 멀티스케일 지지체를 이용하여 재생된 힘줄 및 섬유연골 조직은 본래의 힘줄 조직과 유사한 콜라겐 배열과 밀도로 재생된다는 것을 증명하였다. (그림설명 및 그림제공 : 전남대학교 김장호 교수, 전남대학교병원 김명선 교수)  © 특허뉴스

복잡한 나노 매트릭스 구조로 얼기설기 얽힌 세포 바깥 환경을 정밀하게 모사한 조직재생 촉진을 위한 지지체가 소개됐다.

한국연구재단은 전남대학교 김장호 교수와 전남대학교병원 김명선 교수 연구팀이 손상된 조직의 재생을 위한 나노 멀티스케일 지지체를 개발했다고 15일 밝혔다.

손상된 조직과 장기의 재생을 돕기 위한 생체 내 삽입용 지지체의 개발을 위한 다양한 시도가 이뤄지는 가운데 세포 주변의 복잡한 나노크기의 멀티스케일 미세구조를 유사하게 구현하는 데 한계가 있었다.

이에 연구팀은 일렬로 정렬된 홈과 마루를 갖는 형태의 나노구조에 수십 나노미터에서 수백 나노미터에 이르는 나노기공들을 형성시켜 계층적 지지체를 개발하고자 했다.

생체적합성을 고려한 생분해성 폴리머를 기반으로 리소그래피와 산소 플라즈마 기술을 이용하여 일렬로 정렬된 형태의 나노패턴과 다양한 나노크기의 기공을 만들어 냈다.

산소 플라즈마에 의해 만들어진 계층적 구조들이 친수성을 띄면서 세포와의 친화성을 높인 결과 이 지지체에 세포를 배양할 경우 세포의 부착과 증식, 세포가 분열 증식하여 성장하는 동안에 구조나 기능이 특수화되는 분화가 촉진됐다.

나아가 세포의 기능을 조절함과 동시에 쥐 모델을 이용하여 조직재생 효능을 확인했다.

회전 근개 힘줄이 손상된 쥐 모델의 조직 위에 지지체를 삽입하여 4주 후에 힘줄 및 섬유연골 조직 재생이 향상되는 것을 확인했다. 또한 두개골이 손상된 쥐 모델의 뼈 조직 위에 지지체를 삽입하고 3주 및 6주 후에 두개골 조직의 재생이 향상되는 것을 확인했다.

▲ 나노 멀티스케일 지지체의 뼈 조직 재생 효능 평가 / 쥐 모델의 손상된 두개골 조직 위에 나노 멀티스케일 지지체를 삽입하고 3주 및 6주 후에 두개골 조직의 재생을 확인하였다. 나노 멀티스케일 지지체를 이용하여 재생된 뼈 조직은 대조군들에 비해 뼈 조직 형성이 촉진된다는 것을 확인할 수 있었다. (그림설명 및 그림제공 : 전남대학교 김장호 교수, 전남대학교병원 김명선 교수)  © 특허뉴스

연구팀은 힘줄조직(연조직) 및 골 조직(경조직) 재생촉진의 실마리를 보여준 이 결과가 향후 임플란트나 이식재, 조직재생 치료제, 줄기세포 기반 바이오 의약품 연구 등에 기여할 것으로 기대하고 있다.

현재는 지지체를 동물모델에 삽입하여 얻은 전임상 결과로 실제 임상 적용을 위해서는 대량생산 공정구축과 임상시험을 통해 조직재생 효능을 검증하는 것이 추가로 필요하다.

이번 연구의 성과는 재생의학 분야 국제학술지 ‘엔피제이 리제너레이티브 메디신(npj Regenerative Medicine)’에 9월 9일 게재됐다.