성균관대학교(총장 유지범) 의과대학 김근형 교수 연구팀이 손상된 근육이 스스로 회복하도록 돕는 ‘스마트 바이오잉크’와 이를 출력하는 바이오프린팅 기술을 개발했다. 대량의 근육 손실 환자 치료에 활용될 수 있는 기반 기술로 주목된다.

우리 몸의 근육은 한 방향으로 정렬된 구조를 갖고 있어, 사고나 질병으로 크게 손상될 경우 단순히 세포를 채워 넣는 방식만으로는 기능 회복에 한계가 있다. 세포의 성장 방향을 유도하고 실제 근육처럼 힘을 주고받는 환경을 함께 구현해야 하지만, 기존 3차원 프린팅 기술로는 이를 동시에 구현하기 어려웠다.

김 교수 연구팀은 바이오잉크 내부에 미세한 용수철 모양의 섬유 구조를 도입해 이 문제를 해결했다. 이 구조는 세포에 자연스러운 물리적 자극을 전달하고 근육 결을 따라 정렬되도록 돕는다. 동물 실험 결과, 대량 근손실 부위에 적용했을 때 근육 구조가 빠르게 복원됐고 기능 회복도 뚜렷하게 나타났다.

연구팀은 또 고려대 이형진 교수 연구팀과 공동으로 버섯 유래 성분을 활용한 특수 지지 구조물도 개발했다. 이 구조물은 주사기로 주입한 뒤 체내에서 원래 형태로 복원되며, 근육의 수축·이완 과정에서 발생하는 자극을 세포에 전달해 재생을 돕고 염증 반응을 줄이는 효과를 보였다.

김 교수는 “세포가 외부 자극을 감지해 스스로 조직 재생을 유도하도록 설계한 기술”이라며 “심장이나 골격근처럼 재생이 어려운 근육 질환 치료에도 적용 가능성을 넓힐 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 질병관리청의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 ‘바이오액티브 머티리얼즈(Bioactive Materials)’와 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 각각 게재됐다.