◇ 연구를 시작한 계기나 배경은?

줄기세포를 비롯한 다양한 세포는 생체 내에서 복잡한 나노 및 마이크로스케일의 구조적 환경에 노출돼 있고, 이런 미세한 구조에 세포 기능이 민감하게 반응한다고 알려져 있다. 이에 세포에 적당한 자극을 줄 수 있는 나노구조를 개발해 줄기세포 기능을 향상시키고자 했다. 지압기와 같은 구조는 피부에 적당한 자극을 주고 혈액순환을 비롯한 긍정적인 효과를 주는 점에서 세포에도 나노지압구조체를 제공한다면 기능향상에 있어 긍정적인 효과를 제공할 수 있을 것이라고 생각했기 때문이다. 다양한 규격의 나노지압구조체를 이용해 실험을 진행했고 가정했던 것처럼 세포는 나노구조에 민감하게 반응했으며 조직재생 등의 최적의 조건을 찾게 됐다.

◇ 연구 전개 과정에 대한 소개

줄기세포에 적당한 자극을 제공하면서 박테리아의 바이오필름 억제가 동시에 가능한 플랫폼을 제작하기 위해 다양한 간격의 나노바늘구조체를 제작했다. 이를 위해 정훈의 교수팀이 가지고 있는 생체모사 미세가공기술과 김장호 교수팀의 생체재료 및 줄기세포기술이 자연스럽게 융합됐고, 다양한 논의 끝에 하이드로젤 타입의 나노바늘구조가 제안됐다.

◇ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지?

개발한 기술을 세포 뿐 만 아니라 동물모델을 통해서도 증명해야 했다. 이는 전남대 의대 현훈 교수님의 바이오 이미징 기술과 아주대 의대 정연훈 교수님의 동물실험 평가기술로 해결했다. 공동연구자의 도움이 있어 본 연구수행이 가능했다.

◇ 이번 성과, 무엇이 다른가?

이번 연구는 줄기세포 배양 및 조직재생에 있어 아주 미세하게 제작된 나노구조자극의 중요성을 보여준다. 나노구조의 바늘을 통한 자극을 세포에 줬을 때, 줄기세포의 기능은 활성화되는 반면 박테리아는 사멸하는 것을 확인할 수 있었다. 나노공학과 바이오 분야의 융합을 통해 기존에는 상상하기 어려웠던 기능을 가지고 있는 생체소재부품 기술을 개발한 것에 의의가 있다고 생각한다.

◇ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?

줄기세포 기능 향상 및 특정 세포로 분화와 함께 박테리아의 바이오필름을 억제하는 생체소재를 활용한 차세대 임플란트 등의 의료기기 혹은 줄기세포 기반의 바이오의약품 및 조직재생 치료제 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 기술을 기반으로 앞으로 다양한 질병 치료 및 조직재생에 특화된 연구가 필요하며 이룰 위한 의료기관 및 산업체와의 긴밀한 협업과 함께 실용화를 위한 국가적 지원이 필요하다.

◇ 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?

본 연구는 나노바늘구조가 줄기세포와 박테리아에 미치는 영향을 중점적으로 확인했다. 이러한 나노구조체를 이용해 약물전달 플랫폼으로서의 가능성도 확인했는데, 이 점을 좀 더 초점을 맞춰 연구를 진행한다면 아주 미세한 곳에도 약물을 전달할 수 있는 새로운 개념의 약물전달 플랫폼 개발이 가능하지 않을까 싶다.

◇ 기타 특별한 에피소드가 있었다면?

줄기세포 실험은 많은 시간과 비용이 요구된다. 본 연구를 시작할 때는 동물실험을 하지 않는 방향으로 진행했지만, 논문 투고 후 동물실험으로 본 기술의 효과를 반드시 증명해야 한다는 리뷰어의 코멘트가 있었다. 동물실험을 위해 다른 공동연구팀들이 긴밀하게 도움을 줘서 다행히 본 논문을 잘 마무리 할 수 있었다. 학문적 융합뿐만 아니라 관계의 중요성을 다시금 느낄 수 있었다.