산소 농도 따라 특성 변화...진단·치료 통합 플랫폼 구현
근육 위축 유전자 억제, 동물 실험서 근육 재생 효과 확인
원광대학교는 최근 진은정 JABA대학원 첨단바이오소재학과 교수 연구팀이 저산소 환경에 반응해 기계적·전기적 특성을 변화시키고 근육 재생을 유도하는 '저산소 반응성 고분자 점-하이드로겔'(HS-PD hydrogel)을 개발했다고 23일 밝혔다.
진 교수팀이 개발한 HS-PD 하이드로겔은 허혈성 환경에서 과잉 생성된 활성산소(ROS)에 의해 디셀렌이드 결합이 절단되며 형광 신호가 활성화된다. 이 과정에서 전기전도성과 기계적 강도가 향상되고, 산소 농도에 따라 색상이 변화해 허혈 상태를 맨눈으로 확인할 수 있다.
동물 실험 결과, 근육 위축 관련 유전자(MuRF-1, SOD2, Hif-1α) 발현이 억제됐다. 염증 반응성 또한 감소했으며 근섬유 크기가 증가하는 등 근육 재생 효과를 보였다. 진단과 치료 기능이 통합된 바이오 소재 플랫폼으로서의 가능성도 입증된 셈이다.
뿐만 아니라 스마트폰과 연동해 실시간 모니터링이 가능하다. 웨어러블 바이오센서, 스마트 재활 시스템 등 차세대 바이오헬스 기술로의 확장이 기대된다.
진 교수는 "생체 환경에 자율적으로 반응하는 차세대 바이오 소재의 가능성을 인정받았다"며 "근육 재생을 넘어 심혈관계, 신경계 등 다양한 질환 치료 플랫폼으로 확장할 수 있을 것"이라고 전망했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단(NRF)과 산업부의 '알키미스트 프로젝트'의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 'Advanced Functional Materials'(IF=19.0)에 게재될 예정이다.
