포스텍, 입체적 심장근육 패치 개발

김동성 기계공학과 교수 연구팀
‘이종 나노섬유 매트’ 이용 성과

포스텍 연구팀이 심장 밖에서도 펄떡펄떡 뛰는 인공 심장 근육 패치를 만드는데 성공했다.

포스텍은 기계공학과 김동성 교수<사진> 연구팀이 아주 얇은 두께의 이종 나노섬유 매트를 이용한 심장 근육 패치를 개발했다고 24일 밝혔다.

이 나노섬유 매트는 10μm(마이크로미터) 두께의 얇은 천으로 영양분이나 산소만 통과시켜 심장의 심근 세포가 매트 밖으로 빠져나가지 못하게 한다.

이번 연구에서 김 교수팀은 나노섬유 여러 개를 한 방향으로 정렬시켜 모았다. 그리고 다른 각도로 정렬된 나노섬유 매트들을 입체적으로 쌓아 심근의 3차원 이방성 구조를 재현했다.

심근의 3차원 이방성 구조란 심장 근육이 일정 방향으로 정렬된 구조의 결들이 입체적으로 겹쳐 있는 구조를 의미한다.

심장의 심근 세포는 이 정렬된 나노섬유 매트를 따라 자라나면서 근육에 일정 방향의 결을 만들게 된다.

이 얇은 매트들을 3차원으로 쌓아 올려 심장 근육의 입체적 결을 재현시킴으로써 손상된 심장 근육의 수축 기능을 다시 살릴 수 있다.

실제로 인간유도 만능줄기세포로부터 분화된 심근 세포를 정렬시켜 배양한 후 이를 3차원으로 쌓아 올려 펄떡이는 수축 기능을 모사할 수 있음을 확인했다. 그 결과 심근 세포가 배열되는 나노섬유 매트의 중심부를 아주 얇은 두께로 유지하면서도 주변부의 기계적인 안정성을 확보해 입체적인 심장 근육 패치를 만들었다.

그동안 한 방향으로 정렬된 나노섬유 매트가 심장 근육 재생에 큰 잠재력이 있다고 여겨졌으나, 기계적인 안정성이 부족해 실제로 수축성이 있는 심장 근육 패치로 활용되지는 못해왔다. 김 교수팀은 정렬된 나노섬유 매트를 중심부에 무작위로 쌓인 나노섬유 매트를 주변부에 패터닝한 이종 나노섬유 매트를 제작해 이를 동시에 해결할 수 있었다.

/이시라기자 [e-mail]