1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

말초동맥질환은 혈관 협착 및 폐색으로 인해 조직 허혈을 유발하는 대표적인 심혈관 질환으로, 고령화에 따라 그 발생률이 지속적으로 증가하고 있습니다. 현재 임상에서는 금속 기반 스텐트 및 약물방출 스텐트가 주요 치료 전략으로 활용되고 있으나, 재협착, 지연된 내피화, 그리고 혈전 형성과 같은 한계가 여전히 존재합니다. 특히 시롤리무스 기반 약물방출 스텐트는 평활근 세포의 증식을 효과적으로 억제하지만, 동시에 내피세포의 기능 회복을 저해할 수 있어 장기적인 혈관 치유 측면에서 한계를 갖습니다. 또한 기존 금속 스텐트는 체내에 영구적으로 잔존하여 만성 염증 및 장기 합병증을 유발할 수 있다는 점에서, 생분해성 스텐트에 대한 필요성이 점차 증가하고 있습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 연구에서는 생분해성 polycaprolactone (PCL) 기반의 치료와 재생이 동시에 가능한 혈관 적용 스텐트 플랫폼을 제안하였습니다.

PCL 용액 내에서 실리카 나노 입자를 도입하고, 이들이 겔화되면서 칩 형태의 복합체를 제조한 뒤, 3D 프린팅을 통해 스텐트 구조를 정밀하게 구현하였습니다. 이러한 접근은 생분해성 고분자 매트릭스 내에 무기 나노 구조를 통합함으로써, 기계적 안정성과 생체적합성을 동시에 확보할 수 있다는 장점을 갖습니다. 이후, 스텐트의 외강에만 PLLA/시롤리무스를 선택적으로 코팅하기 위해 초음파 스프레이 공정을 적용하였으며, 이를 통해 평활근 세포 증식을 효과적으로 억제하여 재협착을 방지하는 동시에, 혈류와 직접 접촉하는 내강에서는 내피세포의 부착 및 재생이 저해되지 않도록 설계하였습니다. 마지막으로, 스텐트 전체 표면에 탄탈륨 플라즈마 기반 이온 주입 기술을 적용하여 생체활성과 혈액적합성을 향상시켰으며, 특히 내피세포 친화적인 미세환경을 형성하는 데 기여하였습니다.

이와 같은 전략은 생분해성 소재 기반 개인 맞춤 구조 설계, 외강 선택적 약물 전달, 그리고 탄탈륨 표면개질을 유기적으로 결합함으로써, 하나의 스텐트 내에서 재협착 억제와 내피 조직 재생 촉진이라는 상반된 기능을 공간적으로 분리하여 동시에 구현할 수 있음을 보여줍니다. 나아가, 3D 프린팅 기술과 야누스 나노 공학적 설계를 통해 기존 약물방출 스텐트의 한계를 극복하고, 치료와 재생을 동시에 달성할 수 있는 theragenerative 스텐트의 새로운 설계 패러다임을 제시합니다.

연구 과정에서 가장 기억에 남는 에피소드는 3D 프린팅 공정 최적화 과정이었습니다. 초기에는 3D 프린팅 공정에서 재현성이 확보가 안되는 문제가 발생하였으며 이를 해결하기 위해 온도, 노즐 크기, 압력, 프린팅 속도, Z-오프셋, 프린팅 베드 회전 속도 등 다양한 3D 프린팅 공정의 변수들을 비교 분석하면서 다수의 시행착오를 통해 최적화를 할 수 있었습니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

제가 본 연구를 수행한 곳은 한양대학교 신소재공학과 정현도 교수님의 자연모사재료설계 연구실 (Bioinspired Materials Design Lab, BMDL) 입니다.

사진. Bioinspired Materials Design Lab의 정현도 교수님과 이현 박사님을 비롯한 연구실 멤버들

본 연구는 정현도 교수님의 지도 하에 서울 아산병원의 원동성 박사님, 박정훈 교수님, 그리고 한국생산기술연구원 이현 박사님과 공동으로 수행한 연구입니다. 제가 속해 있는 정현도 교수님의 자연모사재료설계 연구실에서는 조직 재생과 질환 치료를 동시에 구현할 수 있는 차세대 테라제너레이티브 플랫폼을 연구하고 있습니다. 특히 3D 및 4D 프린팅 기술을 활용하여 환자 개인 맞춤형 치료 및 병변 부위 맞춤형 설계를 실현하고 있으며, 향후 정밀의료 및 재생의학 분야에서 높은 응용 가능성을 갖는 유망한 연구를 진행하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구를 수행하면서 처음에는 실험 장비의 사용부터 다양한 소재의 특성 이해, 구조 설계, 공정 적용, 결과 해석, 그리고 세포 및 동물 실험에 이르기까지 모든 과정이 낯설고 어렵게 느껴졌습니다. 각각의 단계를 숙달하고 전체 연구 흐름을 이해하기까지 많은 시간과 시행착오가 필요했으며, 연구의 방향성을 잡는 과정 또한 쉽지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 지도교수님이신 정현도 교수님과 현재 한국생산기술연구원에 계신 이현 박사님의 아낌없는 지도와 조언 덕분에 점차 연구자로서 성장할 수 있었으며, 이에 깊은 감사의 마음을 전하고 싶습니다.

이러한 과정을 통해 꾸준함과 성실함의 중요성을 체감하였고, 주어진 문제를 스스로 해결해 나가는 능력을 기를 수 있었습니다. 특히 반복되는 실험 설계와 결과 분석, 피규어 제작 및 논문 수정, 그리고 리비전 과정에서의 추가 실험 수행 등 일련의 도전적인 과정들은 단순한 결과 도출을 넘어 연구자로서의 사고력과 문제 해결 역량을 한층 더 성장시키는 계기가 되었습니다.

돌이켜보면, 긴 시간 동안의 시행착오와 노력 끝에 하나의 연구가 완성되고, 그 결과가 학술지에 게재되는 순간은 매우 큰 보람과 자부심으로 다가왔습니다. 이러한 경험은 앞으로도 새로운 문제에 도전하고, 의미 있는 연구 성과를 창출해 나가고자 하는 동기를 부여하는 중요한 원동력이 되고 있습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

제가 생각하는 생체재료 및 바이오소재 연구는 하나의 학문 분야에 국한되기보다는, 재료공학, 생명공학, 화학공학 등 다양한 분야가 유기적으로 융합된 연구 영역입니다. 특히 질환 치료와 조직 재생을 동시에 달성하고자 하는 목표를 갖기 때문에, 하나의 결과를 도출하기까지 많은 시간과 반복적인 실험, 그리고 지속적인 문제 해결 과정이 요구됩니다. 이러한 점에서 연구 과정은 결코 쉽지 않으며, 때로는 긴 시간 동안 뚜렷한 성과가 보이지 않아 어려움을 느낄 수도 있습니다.

그럼에도 불구하고, 본인의 의지와 열정을 바탕으로 꾸준히 노력한다면 결국 의미 있는 결과에 도달할 수 있다고 생각합니다. 저는 연구 과정을 ‘지수함수적 성장’에 비유하고 싶습니다. 연구에 투자한 시간과 노력이 x축이라면, 실력과 성과는 y축에 해당하며, 초기에는 성장이 더디고 스스로 발전하고 있는지 확신하기 어려운 구간이 존재합니다. 그러나 일정 시점을 지나면 그동안의 축적된 경험과 노력이 급격한 성장으로 이어지며, 스스로의 변화를 체감하는 순간이 찾아옵니다.

따라서 조급함보다는 꾸준함을 바탕으로 자신만의 속도로 연구를 지속해 나가는 것이 중요하다고 생각합니다. 저 또한 이러한 과정을 통해 계속해서 성장해 나가고자 하며, 앞으로 이 분야에 도전하는 후배분들도 자신의 가능성을 믿고 묵묵히 나아가시길 바랍니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

저는 현재 3D 및 4D 프린팅 기술을 활용하여 연조직부터 경조직에 이르기까지 다양한 조직의 질환을 치료함과 동시에 재생을 유도할 수 있는 차세대 생체재료를 개발하고 평가하는 연구를 수행하고 있습니다. 향후 이러한 연구를 박사과정 및 박사후 연구과정으로 확장하여, 소재 설계부터 공정, 생물학적 평가까지 통합적으로 이해하는 전문 연구자로 성장하고자 합니다. 궁극적으로는 생체재료 분야에서 독창적인 연구 성과를 창출하고, 임상 적용 가능성을 갖는 기술로 발전시켜 해당 분야의 학문적, 기술적 진보에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

의미 있는 생체재료 연구자로 성장할 수 있도록 아낌없는 지도와 방향성을 제시해주신 정현도 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 정현도 교수님께서 누구보다 열정적으로 연구에 임하시는 모습을 가까이에서 보며, 저 또한 그 태도와 열정에 본받아 꾸준히 나아갈 수 있었습니다.
또한 연구 과정 전반에서 함께 고민하고 협력해주신 이현 박사님, 박정훈 교수님, 원동성 박사님, 강민호 교수님을 비롯한 모든 연구진 분들께도 진심으로 감사드립니다.
아울러, 연구자로서의 길을 묵묵히 응원해주시고 언제나 믿어주신 부모님 덕분에 스스로를 신뢰하며 나아갈 수 있었습니다. 이러한 지지와 격려가 있었기에 지금의 제가 있을 수 있었다고 생각하며, 깊은 감사와 사랑의 마음을 전하고 싶습니다.