재생 의학을 위한 개인화된 혈액 기반 3D 프린팅 임플란트

과학자들은 혈액을 기반으로 한 새로운 '생물 협력' 소재를 만들어냈는데, 이는 뼈를 성공적으로 복구하는 것으로 나타났으며, 부상과 질병을 치료하는 효과적인 치료법으로 사용될 수 있는 개인화된 재생 혈액 제품의 길을 열었다.

노팅엄 대학교 약학 및 화학 공학과의 연구원들은 조직의 자연적 치유 중에 발생하는 주요 과정을 안내할 수 있는 펩타이드 분자를 사용하여 조직 재생을 향상시키는 살아있는 소재를 만들었다. 이 연구는 오늘 Advanced Materials에 게재되었다.

우리 신체 조직의 대부분은 크기가 작은 한 파열이나 골절을 놀라운 효능으로 재생하도록 진화했다. 이 치유 과정은 매우 복잡하다. 초기 단계는 재생을 조정하는 주요 세포, 거대 분자 및 요인으로 구성된 풍부하고 살아있는 미세 환경인 고체 재생 혈종(RH)을 형성하는 액체 혈액에 의존한다.

연구팀은 합성 펩타이드를 환자에게서 채취한 전혈과 혼합하여 자연 치유 과정의 핵심 분자, 세포 및 메커니즘을 활용하는 재료를 만드는 자가 조립 방법을 개발했다. 이런 방식으로 자연 RH를 모방할 뿐만 아니라 구조적, 기능적 특성을 향상시킬 수 있는 재생 재료를 설계할 수 있었다.

이러한 재료는 정상적인 혈소판 행동, 성장 인자 생성, 치유에 중요한 관련 세포 모집과 같은 자연 RH의 정상적인 기능을 유지하면서 쉽게 조립, 조작, 심지어 3D로 인쇄할 수 있다. 이 방법을 통해 팀은 동물의 혈액을 사용하여 동물 모델에서 뼈를 성공적으로 복구할 수 있는 능력을 보여주었다.

노팅엄 대학교 약학부와 화학 및 환경 공학과의 생체공학 및 생체재료 교수이며 연구를 주도한 알바로 마타는 "수년간 과학자들은 자연 재생 환경을 재현하기 위한 합성적 접근 방식을 모색해 왔지만, 이는 고유한 복잡성으로 인해 어려운 것으로 입증되었다. 여기서 우리는 생물학을 재생성하는 대신 생물학을 활용하려는 접근 방식을 취했다.

이 "생물 협력적" 접근 방식은 자연 치유 과정의 메커니즘을 활용하고 향상시켜 재생 재료를 개발할 수 있는 기회를 열어준다. 다시 말해, 우리의 접근 방식은 우리가 진화시킨 재생 메커니즘을 재생 재료를 엔지니어링하기 위한 제작 단계로 사용하는 것을 목표로 한다.

노팅엄 대학교 공학부의 코시모 리고리오 박사는 이 연구의 공동 저자이며, "사람들의 혈액을 재생성이 높은 임플란트로 쉽고 안전하게 전환할 수 있는 가능성은 정말 흥미롭다. 혈액은 사실상 무료이며 비교적 많은 양으로 환자로부터 쉽게 얻을 수 있다. 우리의 목표는 임상 환경에서 쉽게 접근하고 사용할 수 있는 툴킷을 구축하여 환자의 혈액을 풍부하고 접근 가능하며 조정 가능한 재생 임플란트로 빠르고 안전하게 전환하는 것이다."라고 말했다.