국내 연구진이 별도 장치없이 전기만으로 세포를 자극하는 기술을 개발했다. 생체 전기자극을 활용하는 신경치료 등에 활용될 것으로 기대된다.
최성환 연세대 치과대 교정과학교실 교수, 홍진기 연세대 화공생명공학과 교수, 이상민 중앙대 기계공학과 교수팀은 "일상생활에서 발생하는 전기에너지를 세포로 전달하는 기술을 개발했다"고 11일 밝혔다.
전기자극 기술은 비침습적으로 세포를 자극해 뇌 등 신경 치료에 활용된다. 환자 부담이 적다는 장점이 있지만 전기를 지속 생산할 배터리나 전선 등이 있어야 해 불편함도 컸다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 인체가 전자기장을 전달하는 유전율이 높다는 특성에 주목했다. 일상생활에서 발생하는 전기에너지를 표적 부위에 전달할 수 있는 시스템(BmET)을 개발했다.
이를 유한요소분석, 동물모델에서 추출한 뼈, 근육, 지방 등의 복합 조직을 이용한 체외 실험, 골모세포를 이용한 시험관 내 실험 모델을 통해 검증했다.
연구팀은 체외 시험을 통한 측정을 기반으로 세포에 자극을 줄 수 있는 최적의 전기장 세기를 확보했다.
이를 골모세포에 전달해 세포 증식, 성장인자와 단백질 발현 등의 현상을 분석한 결과 전기자극에 세포 증식이 약 20% 증가한다는 점을 발견했다.
성장인자와 단백질도 대조군에 비해 20% 이상 증가하는 것으로 확인됐다. 유전자 분석을 통해 다양한 세포 기능에 관여하는 유전자 마커 발현이 최대 40%까지 증가했다.
연구팀은 이런 증가가 “전기자극 장치에서 형성된 출력이 손실되지 않고 체내 조직까지 전달돼 세포의 기능을 조절할 수 있음을 의미한다”고 밝혔다.
최성환 교수는 “별도 기기없이 인체를 매개로 한 전기자극 치료 매커니즘을 검증했다”며 “향후 신경치료 등이 필요한 환자 치료 경과에서 개선할 것으로 기대한다”고 말했다.
한편, 이번 연구 결과는 재료공학 분야 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호에 게재됐다.
서동준 기자 (
