강원대학교 농업생명과학대학 스마트팜융합바이오시스템공학과 임기택 교수 연구팀이 3D 프린팅 기술과 나노광촉매 소재를 융합한 ‘다기능 생체지지체（bio-scaffold）’를 개발했다고 23일 밝혔다.

이번 연구는 가천대학교 김종성 교수 연구팀과의 공동연구로 수행됐으며, 외상성 골결손 치료에서 골재생과 감염 예방, 지혈, 면역 반응 조절을 동시에 실현할 수 있는 새로운 치료 플랫폼을 제시했다.

임기택 교수팀은 가시광선에 반응하는 고산화 이차원 그래핀 질화탄소（Ox-gCN）를 알긴산/젤라틴 기반 수화젤（Alginate/Gelatin hydrogel）에 혼합해 3D 프린팅 복합체 생체지지체를 제작했다.
 

     ▲ 임 기택 교수

해당 지지체는 ▲3분 이내 혈액 응고 유도 ▲10분 내 세균 95％ 사멸 ▲줄기세포 유래 골세포 분화 촉진 ▲대식세포의 항염증성 M2형 전환 유도 등 외상 후 골조직 회복에 필요한 기능을 동시에 수행한다.

특히, ‘사람 골수유래 중간엽줄기세포（hBMSCs）’의 성장과 골세포 분화를 유도하고, ‘대식세포（RAW 264.7）’에 대한 항염증성 M2 형태로의 전환을 촉진해 골 면역환경（osteoimmune microenvironment）을 최적화했으며, 가시광선 조사 시 생성되는 ROS（활성산소종）를 활용해 항생제 없이도 병원성 세균（E. coli, S. epidermidis 등）을 효과적으로 제거할 수 있는 항균력을 입증했다.

임기택 교수는 “이번 연구는 기존 골이식재가 가지지 못한 다기능성과 정밀 제어 능력을 동시에 구현한 사례로, 향후 외상성 손상 및 암 수술 후 골 재건 등 다양한 정형외과 임상에 적용이 가능할 것으로 기대된다”며 “광활성 나노소재를 활용한 스마트 치료 플랫폼 기술을 통해 출혈, 감염, 염증까지 대응할 수 있는 차세대 골이식재 개발을 통해 향후 전임상 연구를 거쳐 실제 임상 적용을 목표로 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.

이번 연구는 재료과학 분야 세계적 권위의 학술지 ‘Biomaterials’（IF 12.8, JCR 상위 3％, JCI 상위 2％） 2025년 5월호에 게재됐으며, 한국연구재단 기초연구지원사업, 정보통신기획평가원의 지역지능화혁신인재양성사업, 산림과학연구소의 대학중점연구소지원사업의 지원을 받아 수행됐다.