화학공학부 방석호·배종욱 교수팀, 나노입자로 세포 밀도 조절해 상처 고치는 신기술 개발

– 세포 무게 무겁게 만들어 이식 성공률 높이고 상처 빠르게 치유

– 구리이온 전달하는 나노입자로 피부 흉터 줄이고 혈관 재생까지 촉진

▲ (왼쪽부터) 화학공학부 방석호 교수, 배종욱 교수, 화학공학과 박현수 연구원(1저자), 하버드 의과대학 임광범 박사(1저자)

화학공학부 방석호 교수와 배종욱 교수 공동 연구팀이 세포 안에 안전한 나노입자를 넣어 세포의 밀도를 조절하고, 이를 통해 줄기세포 치료제가 몸 안에 더 잘 붙어서 상처를 빠르게 치료할 수 있도록 돕는 새로운 세포 치료 기술을 개발했다. 이번 연구는 기존 세포 치료제가 몸 안에서 쉽게 사라지던 문제를 ‘세포의 밀도(무게) 조절’이라는 물리적인 방법으로 해결해 학계의 큰 주목을 받고 있다.

최근 의학계에서는 병든 조직을 재생시키기 위해 줄기세포를 주입하는 ‘줄기세포 치료제’ 연구가 활발하다. 하지만 이식된 줄기세포가 치료가 필요한 부위에 안정적으로 달라붙지 못하고 쉽게 떨어져 나가 치료 효과가 떨어진다는 고질적인 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 그동안 유전자를 변형하거나 복잡한 생체 재료를 섞는 방법 등이 시도되었으나, 과정이 너무 복잡하고 안전성 문제가 있어 실제 환자에게 적용하기는 어려웠다.

이에 연구팀은 인체에 무해한 나노입자를 세포 안에 넣어 부착을 유도하는 창의적인 접근을 시도했다. 나노입자를 먹은 세포는 밀도가 높아져 중력에 의해 치료 부위로 가라앉게 되는데, 이 과정에서 세포가 바닥에 더 단단하고 빠르게 달라붙게(생착) 된다. 연구팀은 유전자 분석 기법(RNA sequencing)을 통해 이렇게 가라앉은 세포들이 실제로 조직을 더 잘 재생시킨다는 사실을 과학적으로 입증했다.

실제 생쥐의 피부 상처에 이 기술을 적용한 결과, 나노입자를 넣은 세포들이 상처 부위에 오랫동안 머무르며 새로운 혈관을 만들어내고 상처를 빠르게 아물게 했다. 특히 연구팀이 사용한 ‘구리이온 전달 나노입자’는 세포를 잘 붙게 만들 뿐만 아니라, 흉터가 생기는 섬유화 현상을 막아주는 물질(FGF2)을 뿜어내어 피부가 완전하게 재생되도록 도왔다.

방석호 교수와 배종욱 교수는 “이번 연구는 단순히 약물을 전달하는 역할에 그쳤던 나노입자를 세포의 물리적 성질을 바꾸는 도구로 한 단계 발전시켰다는 데 큰 의미가 있다”라며 “앞으로 피부 상처뿐만 아니라 다양한 장기 치료 및 세포 치료 분야에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구성과는 세계적으로 가장 권위 있는 과학 학술지 중 하나인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, 인용지수 15.7)’에 5월 9일자로 온라인 게재되어 그 우수성을 인정받았다.

▲ 나노입자의 세포 밀도 조절을 통한 부착 증가와 조직 재생 능력 향상 기전

※ 논문명: Nanoparticle-enabled tuning of cell density for enhanced adhesion and tissue repair
※ 학술지: Nature Communications
※ 논문링크: https://doi.org/10.1038/s41467-026-72803-z