오레곤 대학 연구진은 프랑스 개인 관리 회사인 로레알(L'Oréal)의 과학자들과 협력하여 실제 인간 피부를 보다 정확하게 모방하고 단 18일 만에 자랄 수 있는 다층 인공 피부를 개발했다.

이러한 발전은 오레곤 대학의 필과 페니 나이트 캠퍼스에서 과학적 영향력을 가속화하기 위한 부교수인 폴 달튼(Paul Dalton)이 발명한 새로운 3D프린팅기술에 의존한다.

해당 연구는 첨단 기능성 소재(Advanced Functional Materials) 저널에 실렸다.

달튼 연구실의 연구원인 예브게니 리아셴코(Ievgenii Liashenko)는 “이것은 막으로 분리된 다양한 종류의 세포를 사용하여 고품질 피부 조직을 전체 두께로 복제한 최초의 사례이다.”라고 말했다.

인공 피부를 만드는 것은 페트리 접시에서 세포를 키우는 것만큼 간단하지 않다. 실제 피부에는 고유한 기능을 수행하는 다양한 종류의 세포로 구성된 여러 층이 있다. 그리고 체내에서 세포는 단백질과 기타 분자의 외부 네트워크에 의해 지원된다. 세포 외 기질이라고 불리는 이 시스템은 세포가 제 위치를 유지하고 이웃과 통신하도록 돕는다. 이는 모든 시스템이 제대로 작동하도록 유지하는 데 핵심이다.

이 복잡한 환경을 재현하기 위해 연구진은 층이 막으로 분리된 2층 인공 피부를 설계했다.

달튼 연구실과 L'Oréal 연구진은 미세하게 구조화된 3D 프린팅 실 네트워크를 통해 세포 외 기질을 모방하는 플라스틱 지지체를 공동 개발했다. 그런 다음 로레알 연구진은 각 층에서 다양한 세포 유형이 자라는 인공 피부를 만들기 위해 해당 비계에서 배양된 세포를 배양했다. 막은 서로 다른 층의 세포가 발달하면서 혼합되는 것을 방지한다.

변형 과학 및 수학 연구 교수인 달튼은 "다른 시도는 동일한 레이어링을 사용하지 않는다. 실제로 실제 피부처럼 보인다."고 말한다.

밑에 있는 비계는 스파게티 모양의 실로 만든 메쉬 소재와 비슷하며, 실은 사람의 머리카락보다 훨씬 가늘다. 다공성 비계를 만들기 위해 달튼 팀의 구성원은 용융 전기 쓰기라고 불리는 자신이 개발한 3D프린팅기술을 사용했다. 이 기술에서는 전기장이 용융된 인쇄 플라스틱을 노즐에서 얇은 실로 끌어당겨 인쇄를 매우 정밀하게 제어할 수 있다.

일부 3D프린팅기술은 매우 미세한 세부 사항을 만들 수 있지만 작은 물체만 만들 수 있다고 달튼은 말한다.

다른 기술을 사용하면 더 큰 조각을 쉽게 제작할 수 있지만 해상도가 저하된다.

용융 전기 쓰기는 그 틈을 연결하여 엔지니어가 미세한 세부 묘사를 갖춘 상대적으로 큰 물체를 만들 수 있게 해준다.

연구진은 이전의 비계 기반 인공 피부 모델을 만드는 데 21~35일이 걸렸지만 새로운 피부 모델은 단 18일 만에 성장할 수 있다는 사실을 발견했다. 따라서 상업용 실험실 테스트에 사용하는 것이 더 실용적이다.

로레알은 현재 인공 피부를 사용해 화장품과 스킨케어 제품을 테스트하고 있다. 앞으로 달튼 팀과 로레알 연구진은 피부 조직 공학의 기본 지지체에 대한 다른 많은 잠재적인 용도를 탐색할 계획이다.

다른 잠재적인 피부 관련 응용 분야에는 당뇨병성 족부 궤양 치료 및 화상 환자를 위한 피부 이식편 제작이 포함된다. 피부 외에도 달튼 팀이 개발한 지지체는 손상된 신경의 재생을 돕는 인공 혈관 및 구조와 같은 수많은 생물 의학 응용 분야를 지원할 수 있다.

달튼은 “우리는 피부를 통해 이렇게 큰 발전을 이루었지만 지지체의 디자인은 매우 중요하며 더 광범위하게 적용될 수 있다.”고 말한다. "세상에는 해결되지 않는 질병과 부상이 너무 많다. 따라서 이를 해결하기 위한 추가 도구를 갖는 것은 정말 가치 있는 일이다."

비계에 사용된 재료는 이미 FDA의 인체 내부 사용 승인을 받았기 때문에 실제 적용이 더욱 원활해졌다.

출처: 오레곤 대학교