연구 혁신 소식
3D 프린팅과 나노광촉매의 융합, 외상성 골결손 치료에 새로운 장을 열다
강원대학교 스마트팜융합바이오시스템공학과 임기택 교수 연구팀은
가천대학교 김종성 교수팀과의 공동연구를 통해
높은 기능성을 갖춘 다기능 생체지지체(bio-scaffold)의 개발에 성공하였습니다.
3D 프린팅 기술과 나노광촉매 소재를 융합한 본 연구는
외상성 골결손 치료를 넘어, 향후 새로운 재생의학적 치료 패러다임을 제시할 수 있는
기초기술로 주목받고 있습니다.
해당 성과는 국제 저명 재료과학 학술지 ‘Biomaterials’
2025년 5월호에 게재되며, 연구의 학술성과를 인정받았습니다.
구조적 정밀성과 생리학적 기능의 통합
연구팀은 고산화 특성을 지닌 이차원 구조의 그래핀 질화탄소(Ox-gCN)를
알긴산/젤라틴 기반 수화젤에 분산시켜 생체재료 복합체를 구성한 후,
이를 정밀하게 제어 가능한 3D 프린팅 기술로 성형하였습니다.
생체지지체는 다음과 같은 뛰어난 생리활성 기능을 포함하고 있습니다:
- ● 3분 이내 빠른 혈액 응고 반응 유도
- ● 10분 만에 병원성 세균 95% 이상의 살균
- ● 인체 줄기세포로부터 골세포 분화를 촉진
- ● 면역세포의 염증 반응을 억제하고 조절
이러한 다기능성은 한 번의 시술로 출혈, 감염, 염증을 동시에 대응할 수 있는
의료용 골 이식재로서의 가능성을 입증합니다.
골 면역환경 조절, 재생을 위한 기반 다지다
특히 본 생체지지체는 골수유래 중간엽줄기세포(hBMSCs)의
성장과 분화 능력을 크게 향상시키는 것으로 나타났습니다.
더불어 대식세포(RAW 264.7)의 항염증성 M2형으로의 전환을 유도하여
손상 부위의 면역환경을 안정시키고,
재생에 유리한 생체조직 환경을 구축하는 데 기여합니다.
이러한 골 면역환경(osteoimmune microenvironment)의 최적화는
기존 이식재료가 제공하지 못했던 차세대 정밀 맞춤 치료 시대를 여는 기반이 됩니다.
항생제 대체 가능한 광활성 항균 메커니즘
주목할 점은 본 지지체가 가시광선 하에서 활성산소종(ROS)을 방출함으로써,
E. coli 및 S. epidermidis와 같은 병원성 세균을 항생제 없이도
효율적으로 제거할 수 있다는 사실입니다.
이는 약물 내성균으로 인한 문제에 대한 해결책이 될 수 있으며,
의료현장에서의 감염 예방 효율을 크게 향상시킬 수 있는
스마트 항균 플랫폼으로 확장될 수 있습니다.
3D 프린팅 기술의 활용 가능성과 의미
이번 연구는 3D 프린팅 기술이 단순한 형상 제작을 넘어
기능성 생체조직의 구현에 있어 어떤 잠재력을 지니고 있는지를 잘 보여줍니다.
정확한 구조 제어, 생체적합성 재료의 다중 혼합 출력,
복합 기능 구현 등은 의료용 생체재료 산업 발전에 있어
3D 프린팅의 기술적 수요와 가치를 극명히 드러낸 사례임에 틀림없습니다.
이러한 방향은 국내 3D프린팅기업들이 미래 정형외과 및 재생의료 플랫폼 개발 시장에
적극 대응해야 할 필요성을 시사하며,
장기적으로는 맞춤형 치료기기 산업 생태계 조성에 기여할 수 있을 것입니다.
한양3D팩토리는 3D 프린팅 기반 기술의 혁신적 융합 사례를
꾸준히 연구하고 주시하고 있습니다.
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산학연과 함께 기술 진보의 현장에 함께하고 있습니다.
첨단 치료 기술의 적용에 있어 3D 프린팅이 갖는 역할을 함께 고민하고 계신다면,
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3D 프린팅 기술의 발전이 생명과학 분야에 새로운 가능성을 열어주고 있습니다.
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