스마트팜융합바이오시스템공학과

KANGWON NATIONAL UNIVERSITY

강원대학교(총장 정재연) 춘천캠퍼스(캠퍼스총장 임의영) 농업생명과학대학 스마트팜융합바이오시스템공학과 임기택 교수 연구팀은 5월 4일(월) 3D프린팅 및 전기방사 기술을 결합해 만성 상처와 항생제 내성균 감염을 획기적으로 치료할 수 있는 「전기 자극 기반 생체 모방형 이중 구조 스캐폴드(스마트 바이오드레싱)」 개발에 성공했다고 밝혔다.

이번 연구 성과는 3D 프린팅 기반의 생체 모방 설계와 전기 자극 기술을 통합해 만성 상처 치료의 고질적 문제인 감염과 재생 저하를 동시에 해결한 것으로, 나노 의학 및 바이오소재 분야 세계적 권위지인 「Journal of Nanobiotechnology(IF: 12.6, JCR 상위 2%)」 최신호인 제24권 233호에 ‘Electrically stimulated asymmetric double-layer scaffolds using 3D printing and electrospinning for enhanced bacteria-free wound healing application(DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-025-03938-2)’이라는 제목으로 게재됐다.

당뇨병성 궤양이나 중증 화상 같은 만성 상처는 세포 활동 저하와 세균 감염으로 인해 자연 치유가 어려우며, 특히 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)과 같은 항생제 내성균 감염은 치유를 방해하는 주요 원인으로 꼽혀왔다.

임기택 교수팀과 이지은 연구원은 이를 해결하기 위해 실제 피부의 표피와 진피 구조를 모방한 비대칭 이중 레이어 스캐폴드를 개발했으며, 상단 보호층은 전기방사(Electrospinning)를 통해 고분자에 천연 항균 성분인 커큐민을 결합한 나노섬유층으로 구성해 외부 세균 침입을 막는 강력한 보호막 역할을 하도록 설계했다.

이어, 하단 재생층은 전도성 고분자와 생체 고분자를 혼합한 전도성 하이드로젤로 제작하고, 3D 프린팅 기술을 이용해 실제 진피 조직과 유사한 기공 구조를 구현했다.

이번 연구의 핵심은 전도성 스캐폴드를 통해 전달되는 미세 전기 자극과 소재 자체의 항균 기능을 결합한 이중 치료 메커니즘으로, 연구팀이 개발한 패치에 200mV의 미세 전류를 인가한 결과 피부 재생을 담당하는 섬유아세포와 각질세포의 이동 속도가 비자극 그룹 대비 최대 1.8배까지 빨라지는 전자기성(Electrotaxis) 효과를 확인했다.

또한, 커큐민 성분과 전기 자극 시 생성되는 활성산소(ROS)가 시너지를 일으켜 일반 세균은 물론 내성균인 MRSA의 증식을 완벽히 억제하고 바이오필름을 효과적으로 제거하는 성과를 거뒀다.

임기택 스마트팜융합바이오시스템공학과 교수는 “이번 연구는 당뇨병성 궤양 등 기존 방식으로는 치료가 까다로웠던 만성 상처 환자들에게 실질적인 도움이 될 새로운 치료 패러다임을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “항균과 조직 재생을 동시에 수행하는 이중 구조 스캐폴드가 피부를 넘어 신경이나 근육 등 다양한 전도성 조직 재생을 위한 차세대 의학 플랫폼으로 폭넓게 활용될 수 있도록 후속 연구에 매진하겠다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 ‘중견연구지원사업’과 ‘지역지능화혁신인재양성사업’, 산림과학연구소의 ‘대학중점연구소지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.