정현도 가톨릭대 교수팀, 생광물화 DNA 나노구조체로 인체조직 재생

정현도 가톨릭대 교수 연구팀의 연구자료 이미지./사진제공=가톨릭대

가톨릭대학교는 최근 정현도 바이오메디컬화학공학과 교수 연구팀이 조직 재생을 촉진하는 능력을 갖춘 '생광물화된 신개념 DNA 나노구조체'를 개발했다고 19일 밝혔다.

정 교수팀은 이를 활용해 난치성 질환으로 손꼽히던 당뇨성 창상을 치료하는 데 성공했다. 신개념 DNA 나노구조체를 AI 기반의 3D 바이오프린팅 기술에 적용해 당뇨성 환부 맞춤형 DNA 나노패치를 개발한 것이다.


연구팀은 연어의 정자와 해조류에서 추출한 조직재생 물질 PDRN(PolyDeoxyRiboNucleotide)에 무기물질 실리카를 해면류처럼 생광물화(Biomineralization)한 후 새로운 DNA 나노약제로서의 성능을 검증했다. 생광물화란 생명체가 외부의 유기물과 무기물을 흡수한 후 외부환경에 적응하기 위해 조개처럼 단단한 껍질 구조를 만드는 생물학적 과정을 의미한다.

PDRN은 손상된 세포와 조직의 자가 재생을 촉진하는 능력이 탁월해 화장품 소재로 활용되고 있다. 실리카는 콜라겐 합성을 최적화하고 신생 혈관을 형성시키는 기능이 뛰어나다. 정 교수팀은 두 물질의 강점을 극대화하기 위해 PDRN과 실리카를 생광물화 과정을 통해 합성했다.

연구팀은 바이오잉크로 생광물화 DNA 나노구조체를 만든 후 환자의 창상 크기와 깊이에 맞는 맞춤형 드레싱을 출력했다. 그 결과 PDRN에 실리카를 생광물화한 신개념 DNA 나노구조체가 기존 PDRN 보다 월등히 뛰어난 조직재생 효과를 보였다.


정 교수는 "이번에 개발한 생광물화된 DNA 나노구조체는 창상용 조직 재생은 물론 골조직 재생과 화장품용 신소재 등에도 적용할 수 있을 것"이라며 "다양한 바이오 첨단재생의약 소재로 응용할 수 있도록 후속 연구를 이어가겠다"고 말했다.

한편 정 교수를 필두로 김나현 석사과정과 이현 연구교수로 구성된 연구팀은 의료기기 전문 제조회사 제노스(GENOSS)에서 PDRN을 제공받고, 한국연구재단의 '중견연구자지원사업'과 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 받아 연구를 수행했다. 연구 결과는 재료과학 및 나노과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advenced Science, IF 17.521) 6월호 표지 논문으로 선정됐다.

정현도 교수팀의 연구결과가 게재된 '어드밴스드 사이언스' 2023년 6월호 표지./사진제공=가톨릭대