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효과적 세포 자극 유도 in situ 바이오 프린터 기술 개발
Bio통신원(성균관대학교)
- 등록2024.12.19
- 조회1137
성균관대학교(총장 유지범) 의학과 김근형 교수 연구팀(정밀의학교실: 구영원, 채수정, 황보한준, Pei Mohan)이 세포 자극을 유도하여 골격근 조직 재생을 효과적으로 촉진할 수 있는 바이오프린팅 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
성균관대 김근형 교수, 구영원 박사과정생, 채수정 박사과정생, 황보한준 박사과정생, Pei Mohan 박사과정생세포 역학 신호 변환(cellular mechanotransduction)은 기계적 신호를 생화학적 신호로 전환하는 과정을 의미하며, 배아 발달, 조직 복구 및 재생 등 다양한 생물학적 과정에서 핵심적인 역할을 한다. 그러나 기존 3D 바이오프린터는 세포에 물리적 자극을 가해 이러한 과정을 직접적으로 유도하는 데 한계가 있었다.
이를 해결하기 위해, 성균관대 김근형 교수 연구팀은 자기장에 반응하는 생체적합성 바이오잉크를 개발했다. 바이오프린팅 시 자기장 방향을 조절해 바이오잉크 내 자기 입자의 배열을 다양하게 형성함으로써 세포의 기계적 신호 감지와 반응을 촉진하는 새로운 기술을 구현했다. 연구팀은 해당 기술을 근육 조직 재생에 적용한 후 동물 모델을 통해 그 성능을 성공적으로 검증했다.
또한, 연구팀은 바이오프린터를 활용해 고분자 압출 과정을 제어하여 코일 형태의 나노/마이크로파이버 다발 구조체를 정밀하게 제작했다. 이러한 구조체는 지방 줄기세포의 역학적 신호 변환을 효과적으로 유도해 우수한 골 형성을 유도하는 데 성공했다.
연구팀의 이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 질병관리청의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 다음과 같은 세계적 학술지에 연이어 게재되었다.
○ Bioactive Materials(IF: 18, JCR 상위 0.9%): "In situ magnetic-field-assisted bioprinting process using magnetorheological bioink to obtain engineered muscle constructs" (DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.11.035).
○ International Journal of Extreme Manufacturing(IF: 16, JCR 상위 0.7%): "Fabrication of 3D-printed coiled PCL microfibrous bundles using alginate-based biocomposites for bone tissue engineering applications" (DOI: 10.1088/2631-7990/ad91fa).
○ Trends in Biotechnology(IF: 14.3, JCR 상위 1.4%): "Stimulus-assisted in situ bioprinting: advancing direct bench-to-bedside delivery" (DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.11.001).
연구 그림 [사진=성균관대학교]
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