생체 밖에서 ‘죽상동맥경화증’을 확인할 수 있는 모델 개발 성공

포스텍 연구진, 생체 밖에서 죽상동맥경화증을 관찰하는 ‘인공동맥혈관’ 모델을 개발

백진호 기자 | 기사입력 2021/01/20 [11:22]

생체 밖에서 ‘죽상동맥경화증’을 확인할 수 있는 모델 개발 성공

포스텍 연구진, 생체 밖에서 죽상동맥경화증을 관찰하는 ‘인공동맥혈관’ 모델을 개발

백진호 기자 | 입력 : 2021/01/20 [11:22]
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▲ '인공동맥혈관' 모델 프린팅  © 출처: 포스텍

 

서울대학교병원의 N의학정보에 의하면 ‘죽상동맥경화증’은 ‘죽상경화증’과 ‘동맥경화증’의 합성어다. ‘죽상경화증’은 혈관의 가장 안쪽을 덮는 내막에 콜레스테롤이 침착하고 내피 세포의 증식이 일어나면서 ‘죽종’이 생기는 혈관 질환이다. ‘동맥경화’는 혈관의 중간층에 퇴행성 변화가 일어나면서 섬유화가 진행되고, 이에 따라 혈관의 탄성이 줄어드는 현상을 의미한다.

 

사람이 나이 들어감에 따라 혈관도 나이를 먹게 된다. 그래서 혈관의 기능도 떨어지기 마련이다(본지 기사). 혈관 기능이 퇴화할수록 각종 혈관 질환이 나타날 확률도 높아진다. 이에 중장년층일수록 죽상동맥경화증 등의 혈관 질환을 사전에 확인하고 예방해야 한다.

 

최근 포스텍 기계공학과의 조동우 교수, 창의IT융합공학과 장진아 교수, 가오그 박사, 김병수 박사 연구팀이 생체 밖에서 죽상동맥경화증을 관찰할 수 있는 ‘인공동맥혈관’ 모델을 개발하는 데 성공했다. 해당 기능성 동맥혈관을 다양한 형태로 제작하기 위해 연구팀은 ‘인-배스 동축 세포 프린팅’(In-bath coaxial cell printing) 기술을 활용했다. 이번 연구 결과는 혈관 관찰을 위해 CT, MRI 등의 정밀 검사를 해야 하는 상황에서 매우 의미 있는 성과다.

 

지금까지의 바이오프린팅 기법은 압출식 프린터의 노즐 끝부분에서 나오는 재료를 공기 중에 놓인 바닥에 쌓아 3D 구조체를 만들었다. 그런데 포스텍 연구팀은 노즐 끝의 재료를 바이오잉크 배스 안에서 프린팅했고, 이를 통해 기존 기법보다 더욱 안정적인 3중층의 혈관을 만들 수 있는 인-배스 동축 세포 프린팅 기술을 개발했다.

 

해당 기술을 통해 연구팀은 혈관내피층, 근육층, 섬유아세포층을 포함한 3층의 세포층으로 구성된 기능성 동맥혈관을 제작했다. 또 혈관의 구조적 특이성에 착안해 혈류의 역학적 변화를 확인하고, 협착형 및 곡형 혈관에서 만들어진 혈액 난류가 내피 세포의 기능 장애를 일으킨다는 사실을 밝혀냈다.

 

이 밖에 연구팀은 인공동맥혈관에 혈관 질환 치료 약물인 ‘아토르바스타틴’을 주입해 내피 세포의 활성화, 백혈구의 화학 주성과 식세포 작용, 콜레스테롤 변이 등과 연관된 유전자 발현을 확인했다. 이로써 약물 실험 플랫폼으로서의 효용성도 검증했다.

 

이번 연구와 관련해 조동우 교수는 “인-배스 동축 세포 프린팅 기술을 통해 구축한 생체 외 죽상동맥경화증 모델은, 혈관의 구조적 특이성에 따른 혈류의 역학적 변화 및 화학적‧물리적 자극이 만들어내는 혈관 활성화 양상을 확인할 수 있다”면서 “죽상동맥경화증의 병태 생리를 규명하고, 효과적인 약물 및 치료법을 모색하는 유망한 플랫폼이 될 것”이라고 밝혔다.

 

한편 이번 연구 결과는 국제 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈’(Advanced Functional Materials)에 게재되었다. 

 

[백뉴스(100NEWS)=백진호 기자]

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백진호 기자
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