국내 연구진 ‘숨 쉬는 인공 폐’ 개발

포항공대 정성준 교수 연구팀
비눗방울 착안 얇은 막 만들어

국내 연구진이 실제 폐처럼 숨 쉬는 인공 폐를 개발했다. 포스텍(포항공대)은 19일 신소재공학과·IT융합공학과 정성준(사진) 교수 연구팀이 폐 속에 있는 공기주머니인 폐포 움직임을 재현하면서 폐 세포 반응까지 관찰할 수 있는 초박막 인공 폐를 개발했다고 밝혔다.

해당 초박막 인공 폐는 실제 사람이 숨 쉬는 원리를 적용해 초박막이 실제 폐처럼 늘었다 줄어들며 약 24만번의 호흡을 할 수 있게 했다. 인플루엔자 바이러스에 대한 폐의 반응까지 재현했다.

연구팀은 얇은 막을 유지하며 쉽게 터지지 않는 비눗방울에 착안했다. 원하는 모양의 틀을 하이드로젤 용액에 담갔다가 꺼내는 방식으로 실제 폐 속의 폐포처럼 유연하면서도 매우 얇은 막을 만들었다.

인공 폐 내부도 실제 폐와 비슷하게 만들었다. 3D 바이오 프린팅 기술을 이용해 혈관 세포층, 기저막층, 상피 세포층을 차례로 쌓아 폐포와 유사한 3층 구조를 구현했다.

이렇게 만든 인공 폐에서 호흡에 따른 움직임이 세포에 전달됐고, 바이러스 감염에 대한 반응까지 진짜 폐와 비슷하게 나타났다.

포스텍은 단순 세포 배양이나 동물 실험으로 확인하기 어려운 약물 반응을 사람의 폐와 유사한 환경에서 살펴봤다는 점에서 연구 의의가 있다고 설명했다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지인 ‘어드밴스트 머티리얼’에 게재됐다.

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 크게 바꿀 것”이라고 강조했다.