생명 구해도 화상흉터로 고통…3D프린터로 인공피부 만든다

인공진피 있지만 세포 포함 안돼 치료에 한계

줄기세포 등 포함된 3D프린팅 인공피부 연구

경제적 부담 줄이는 맞춤형 인공진피 개발 중

[서울=뉴시스] 한림대 한강성심병원 화상연구소 윤도건 박사가 3D 프린터를 이용한 인공피부 개발을 연구 중이다. (사진=한강성심병원 제공). 2020.10.14.

[서울=뉴시스] 홍세희 기자 = 화상 환자들은 긴 치료 끝에 생명을 되찾더라도 화상으로 인한 흉터로 고통을 안고 살아간다.

특히 얼굴이나 팔, 다리 등 외부에 노출될 수밖에 없는 부위에 흉터가 남는다면 평생 타인의 불편한 시선을 견디며 살아가야 한다.

화상 환자들에게 피부 이식은 이같은 심미적인 이유에서 뿐만 아니라 2차 감염 예방을 위해서도 중요하다. 화상으로 인한 상처를 그냥 둘 경우 추가적인 감염 위험에 노출되기 때문이다.

한강성심병원은 화상 환자들의 고통을 줄이기 위해 새로운 의료기술 연구를 지속하고 있다.

특히 화상연구소에서는 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 환자 맞춤형 줄기세포 인공피부를 개발하고 있다.

현재 화상 환자들은 자신의 피부 중 화상을 입지 않은 부위를 직접 이식 하거나 여의치 않을 경우 인공진피를 이식받는다.

다만 상용화 돼있는 인공진피에는 세포가 포함돼 있지 않다. 피부 재생 등을 촉진시키기 위해서는 인공진피를 화상 부위에 얹어놓고 그 위에 세포 치료제를 도포해야 한다.

그러나 이같은 방식은 시술 시간이 오래 걸리고, 다양한 세포들을 혼합해 사용할 수 없다는 한계가 있다. 이에 화상연구소에서는 세포가 포함된 인공피부를 만드는 연구에 한창이다.

현재 피부이식 수술에 사용되고 있는 진피는 콜라겐이나 피부에 존재하는 물질을 추출해서 인공적으로 만든 인공진피, 사체에서 획득한 피부에서 세포를 제거해 만든 동종진피, 소나 돼지의 피부에서 세포를 제거해 만든 이종진피 등이 사용되고 있다. 이들 진피는 화상 환부의 상태에 따라 각각 다른 용도로 사용된다.

연구소에서 개발 중인 3D 바이오프린팅 인공피부는 세포를 혼합한 콜라겐을 바이오잉크로 사용한 것이다.

화상연구소의 윤도건 박사는 "기존 3D프린터는 합성고분자를 넣어 노즐을 통해 만들어내는 방식인데 합성고분자는 생체 적합성이 떨어지기 때문에 천연고분자 중에 조직공학을 접목해 사용할 수 있는 물질을 이용해 바이오잉크로 사용 한다"며 "세포가 죽을 수도 있기 때문에 열을 가하지 못해 주사기처럼 생긴 노즐에 액상 형태의 바이오잉크를 넣고 밀어내면서 형태를 만들어 낸다"고 설명했다.

연구진들은 특히 줄기세포가 포함된 인공피부를 만드는 데 집중하고 있다. 윤 박사는 "줄기세포는 면역거부 반응이 심하게 나오지 않도록 조절해주는 역할을 한다"며 "줄기세포는 지방유래, 골수유래 등 여러 종류가 있는데 최근에는 지방유래 줄기세포에 대한 연구도 많이 되고 있고, 비교적 쉽게 획득할 수 있어 연구에 사용하고 있다"고 말했다.

이지선 연구원은 "지방에서 지방유래 줄기세포를 얻을 수 있는데 면역 거부반응도 적고, 면역 조절기능이 있다"며 "줄기세포에서 나오는 다양한 사이토카인(Cytokine)이라는 성장인자 등이 피부재생 촉진을 증가시키기 때문에 피부재생을 대체할 수 있다고 보고 있다"고 밝혔다.

화상연구소에서는 맞춤형 인공진피도 개발 중이다. 환자마다 화상 부위의 모양과 깊이가 다른데 3D프린터로 이에 딱 맞는 피부를 만들어 이식하면 치료효과 뿐만 아니라 환자의 경제적 부담도 줄어들 수 있다.

윤 박사는 "수술에 사용되는 진피는 사각형으로 돼 있는데 화상 부위는 모두 다르다 보니 버리게 되는 경우가 많다"며 "화상 부위에 맞게 제작을 해 환자의 비용적인 부담을 줄여보고자 하는 취지로 연구 중"이라고 밝혔다.

또 단백질 복합체인 엑소좀(Exosome)을 이용해 화상 환자들의 기관지와 폐의 재생을 도울 수 있는 방법도 연구 중이다.

윤 박사는 "화재가 발생했을 때 연기를 들이마시면서 흡입 화상을 입게 되고 기관지와 폐가 망가지는데 아직까지 기관지나 폐를 직접적으로 치료하는 화상 치료법은 없다고 한다"며 "엑소좀을 이용해 기관지와 폐의 재생을 도울 수 있는 방법을 연구하려고 한다"고 말했다.

아울러 줄기세포와 재생의학 분야에 대한 연구도 지속하고 있다. 2017년에는 줄기세포가 함유된 간 블록을 세계 최초로 개발했다. 간 블록을 손상된 간에 이식하면 간 기능 재생을 유도할 수 있다는 가능성이 나온 바 있다.


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