바이러스 감염 반응까지 재현…포스텍 ‘숨 쉬는 인공 폐’ 개발

[포스텍공과대학교 제공.재판매 및 DB금지]

포항공과대학교(POSTECH)는 실제 폐처럼 숨 쉬는 인공 폐를 개발했다고 19일 밝혔다. 포항공대 신소재공학과·IT융합공학과 정성준 교수 연구팀은 폐 속에 있는 공기주머니인 폐포 움직임을 재현한 초박막 인공 폐를 개발했다.

해당 인공 폐는 폐 세포의 반응을 관찰할 수 있으며 인플루엔자 바이러스에 대한 폐의 반응까지 재현했다. 호흡도 약 24만번까지 작동했다. 이번 인공 폐 개발은 얇은 막을 유지하며 쉽게 터지지 않는 비눗방울에서 착안했다. 원하는 모양의 틀을 하이드로젤 용액에 담갔다가 꺼내는 방식으로 실제 폐 속의 폐포처럼 부드럽고 유연한 매우 얇은 막을 만들었다.

연구팀은 해당 막에 실제 사람이 숨 쉬는 원리를 적용해 초박막이 실제 폐처럼 늘었다가 줄어들며 약 24만번의 호흡을 할 수 있게 했다. 인공 폐 내부도 실제 폐와 비슷하게 만들었다.

3D 바이오프린팅 기술을 이용해 혈관세포층, 기저막층, 상피세포층을 차례로 쌓아 폐포와 유사한 3층 구조를 구현했다. 이렇게 만든 인공 폐에서는 호흡에 따른 움직임이 세포에 전달됐고, 바이러스 감염에 대한 반응까지 진짜 폐와 비슷하게 나타났다.

인플루엔자 바이러스 감염 실험에서는 호흡 운동에 따라 폐의 염증 반응과 바이러스 대응 반응이 달라진다는 사실도 새롭게 밝혔다. 이번 영구는 단순 세포 배양이나 동물실험으로 확인하기 어려운 약물 반응을 사람의 폐와 아주 유사한 환경에서 살펴봤다는 점에서 의미가 있다고 포항공대 측은 설명했다.

정 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 밝혔다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지인 어드밴스드 머터리얼(Advanced materials)에 게재됐다.