포스텍, '숨 쉬는 인공 폐' 개발… 비눗방울에서 착안

정성준 교수팀
폐포 움직임 그대로 재현
24만 번 호흡에도 이상무

정성준 포스텍 교수. (사진=포스텍 제공)

포스텍 정성준 교수님 연구팀이 실제 폐포의 움직임과 폐 세포의 반응을 실험실에서 재현할 수 있는 '숨 쉬는 인공 폐'를 개발했다.

약 24만 번의 호흡에도 안정적으로 작동했으며 인플루엔자 바이러스에 대한 폐의 반응까지 재현했다. 연구는 최근 재료과학 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 머터리얼(Advanced materials)'에 게재됐다.

기존 폐-칩 기술은 단단한 소재를 사용해 실제 폐 조직의 부드럽고 유연한 특성을 구현하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 비눗방울의 얇은 막에서 착안한 초박막 하이드로젤을 활용해 이러한 한계를 극복했다.

특히 실제 호흡처럼 초박막이 반복적으로 늘어나고 줄어드는 움직임을 구현하고 폐포와 유사한 3층 구조를 만들어 폐 세포가 호흡에 따라 반응하는 과정까지 관찰할 수 있도록 했다.

이를 통해 인플루엔자 바이러스 감염 시 호흡 운동에 따라 폐의 염증 및 바이러스 대응 반응이 달라지는 현상도 확인했다.

기술은 동물실험이나 정적인 세포 배양만으로 확인하기 어려울 때 폐 질환의 발생 과정과 약물 반응을 사람의 폐와 유사한 환경에서 살펴볼 수 있다는 점에서 의미가 있다.

향후 정상적인 폐부터 다양한 질환 상태까지 재현할 수 있어 폐 질환 연구와 신약 개발에 활용될 것으로 기대된다.

정성준 교수는 "'숨 쉬는 인공 폐'는 호흡의 빠르기와 깊이를 자유롭게 조절할 수 있어 정상적인 폐부터 여러 질병 상태까지 실험실에서 재현할 수 있다"며 "이번 연구는 신약 개발과 폐 질환 연구 판도를 바꿀 것"이라고 전했다.


포항=김규동 기자