주사 가능한 "주사기 속 피부"로 흉터 없이 화상 치료 가능

연구진은 세포가 들어 있는 작은 젤 퍽을 3D 프린팅했습니다. 출처: Magnus Johansson/린셰핑 대학교

연구진은 "주사기 속 피부"라고 불릴 만한 것을 개발했습니다. 살아있는 세포가 포함된 이 젤은 3D 프린팅을 통해 피부 이식용으로 사용될 수 있으며, 이는 쥐를 대상으로 한 연구에서 입증되었습니다. 이 기술은 화상과 심한 상처를 치료하는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다. 이 연구는 스웨덴 린셰핑 대학교 재난 의학 및 외상학 센터의 주도로 진행되었으며, Advanced Healthcare Materials 에 게재되었습니다.

건강한 피부를 유지하는 한, 우리는 피부에 대해 크게 신경 쓰지 않습니다. 하지만 큰 상처나 부상을 입으면 피부가 외부 환경으로부터 신체를 보호하는 역할을 한다는 것을 깨닫게 됩니다. 따라서 심각한 화상 후 피부 장벽을 회복하는 것은 생사가 걸린 문제일 수 있습니다.

큰 화상은 피부 최상층인 표피의 얇은 층을 이식하는 방식으로 치료하는 경우가 많습니다. 표피는 기본적으로 단일 세포로 구성되어 있습니다. 표피만 이식하면 심각한 흉터가 남습니다.

표피 아래에는 진피라고 하는 더 두껍고 발달된 피부층이 있습니다. 진피에는 혈관, 신경, 모낭 등 피부 기능과 탄력에 필요한 여러 구조가 있습니다. 그러나 진피 이식은 치유해야 할 상처만큼 큰 상처를 남기기 때문에 거의 불가능한 방법입니다.

비결은 흉터 조직이 아닌 기능하는 진피층으로 새로운 피부를 만드는 것입니다.

"진피는 너무 복잡해서 실험실에서 배양할 수 없습니다. 심지어 모든 구성 요소가 무엇인지조차 모릅니다. 그래서 우리를 비롯한 많은 사람들이 구성 요소를 이식하여 신체가 스스로 진피를 생성하도록 하는 것이 가능하다고 생각합니다."라고 스웨덴 재난 의학 및 외상학 센터의 연구원이자 린셰핑 대학교 성형외과 박사인 요한 융커는 말합니다. 그는 Advanced Healthcare Materials 에 게재된 이번 연구를 주도했습니다.

진피에서 가장 흔한 세포 유형인 결합 조직 세포 또는 섬유아세포는 체내에서 쉽게 분리하여 실험실에서 배양할 수 있습니다. 또한, 이 결합 조직 세포는 필요에 따라 더욱 특수화된 세포 유형으로 발달할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 연구를 진행한 연구진은 피부 콜라겐과 유사한 물질인 젤라틴의 작고 다공성 비드 위에서 세포를 배양하여 스캐폴드를 제공합니다. 하지만 이러한 비드가 포함된 액체를 상처에 붓더라도 그 자리에 그대로 남아 있지는 않습니다.

연구진은 이 문제에 대한 해결책으로 젤라틴 비드를 다른 신체 특이 물질인 히알루론산으로 구성된 젤과 혼합하는 방식을 사용했습니다. 비드와 젤을 혼합한 후, 클릭 케미스트리(click chemistry)라고 알려진 방법을 사용하여 결합합니다. 그 결과, 다소 단순화하여 주사기 속 피부라고 부를 수 있는 젤이 생성됩니다.

"이 젤은 가벼운 압력을 가하면 액체가 되는 특별한 특징을 가지고 있습니다. 예를 들어 주사기를 사용하여 상처에 바르면 다시 젤처럼 변합니다. 이 덕분에 세포가 담긴 젤을 3D 프린팅하는 것도 가능합니다."라고 요한 융커와 함께 연구를 이끈 린셰핑 대학교 분자물리학과 다니엘 아일리 교수는 말합니다.

이번 연구에서 연구진은 3D 프린팅으로 작은 퍽을 제작하여 쥐의 피부 아래에 삽입했습니다. 이 결과는 이 기술이 최소한의 피부 생검을 통해 환자 자신의 세포를 배양한 후, 3D 프린팅으로 이식편을 만들어 상처 부위에 적용하는 데 활용될 수 있는 잠재력을 시사합니다.

"세포가 생존하는 것을 확인했고, 새로운 진피 생성에 필요한 다양한 물질을 생성한다는 것이 분명합니다. 또한, 이식편에서 혈관이 형성되는데, 이는 조직이 체내에서 생존하는 데 중요합니다. 이 물질은 매우 유망하다고 생각합니다."라고 요한 융커는 말합니다.

혈관은 공학적으로 개발된 조직 유사 소재의 다양한 응용 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 과학자들은 3차원 소재로 세포를 배양하여 오가노이드, 즉 장기의 소형 버전을 제작할 수 있습니다. 하지만 이러한 조직 모델에는 병목 현상이 존재합니다. 세포로 산소와 영양분을 운반하는 혈관이 없기 때문입니다. 즉, 중심부 세포가 산소와 영양분 결핍으로 죽기 전까지는 조직이 커질 수 있는 한계가 있습니다.

LiU 연구진은 혈관 공급 문제 해결에 한 걸음 더 다가섰습니다. Advanced Healthcare Materials 에 게재된 또 다른 논문에서 연구진은 하이드로겔이라고 불리는 98%의 물로 구성된 소재로 실을 만드는 방법을 제시했습니다.

"하이드로젤 실은 매우 탄력적이어서 매듭을 묶을 수 있습니다. 또한, 이 실을 작은 튜브 형태로 만들어서 액체를 펌핑하거나 혈관 세포를 키울 수 있다는 것을 보여주었습니다."라고 다니엘 에일리는 말합니다.

연구자들이 관류 채널이라고도 부르는 미니 튜브는 예를 들어 유기체의 혈관을 개발할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.

예테보리 잘그렌스카 대학병원 성형외과 교수인 라르스 쾰비도 이 프로젝트에 참여했습니다. 이 연구는 엘링-페르손 재단, 유럽 연구 위원회(ERC), 스웨덴 연구 위원회, 크누트 앤 앨리스 발렌버그 재단 등으로부터 연구비를 지원받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250813083610.htm