근육 재생·진단을 동시에… 원광대 진은정 교수 연구팀 ‘하이드로겔’ 개발

원광대학교는 JABA대학원 첨단바이오소재학과 진은정 교수(오가넬테라퓨틱스 대표) 연구팀이 근육 재생과 진단을 동시에 구현할 수 있는 저산소 반응성 고분자 점-하이드로겔(HS-PD hydrogel) 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

연구진이 개발한 HS-PD 하이드로겔은 허혈성 환경에서 과다 생성된 활성산소(ROS)에 의해 디셀렌이드 결합이 선택적으로 절단되면서 형광 신호가 켜지고 전기전도성과 기계적 강도가 크게 향상된다. 또한 산소 농도에 따라 색상이 변화해 별도의 장비 없이도 맨눈으로 허혈 상태를 감지할 수 있다.

근육 재생과 진단을 동시에 구현할 수 있는 저산소 반응성 고분자 점-하이드로겔(HS-PD hydrogel) 연구 개념도. 원광대학교 제공

유전자 분석에서는 근육 위축 관련 유전자(MuRF-1, SOD2, Hif-1α)의 발현이 억제됐고, 동물 모델 실험에서는 염증 반응 감소와 근섬유 크기 증가 등 근육 재생 효과가 확인됐다. 이를 통해 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 ‘진단·치료 융합 플랫폼’을 구현했다.

또 스마트폰과 연동해 하이드로겔 변화를 무선 모니터링할 수 있는 기능도 갖춰, 향후 웨어러블 바이오센서, 스마트 재활 시스템 등 차세대 재생의료 기술로의 응용 가능성도 제시됐다.

진은정 교수는 “생체 환경 변화를 스스로 감지하고 반응하는 스마트 바이오 소재의 가능성을 세계적으로 인정받은 만큼, 국내 바이오헬스 산업의 글로벌 경쟁력 강화에 기여하길 기대한다”고 밝혔다. 이어 “근육 재생을 넘어 심혈관계, 신경계 등 다양한 허혈성 질환 치료 플랫폼으로 확장해 웨어러블 헬스케어, 이식형 바이오센서, 재생의료 산업 전반으로 응용할 수 있게 될 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF)과 산업통상자원부(KEIT)의 알키미스트 프로젝트의 지원을 받아 한국교통대학교와 공동 수행됐으며, 재료과학 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’를 통해 소개될 예정이다.

전주=김동욱 기자 [e-mail]