동아대 기계공학과-인제대 헬스케어IT학과 공동 ‘학제 간 연구’ 사례 눈길
뇌혈관장벽(BBB) 장기 칩에서 전단응력 예측 디바이스 개발 가이드라인 제시
동아대 이무연 교수 연구팀, 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스에 논문 게재
사진설명: 왼쪽부터 동아대 기계공학과 이무연 교수, 서재형 박사, 쿠날 산딥 가루드(Kunal Sandip Garud) 박사수료생, 인제대 정세훈 교수. 동아대 제공.

동아대학교(총장 이해우)는 기계공학과 이무연 교수가 이끄는 연구팀이 분석화학 분야 세계 최고 권위 학술지인 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)’ 183호(2021년 7월)에 논문 게재를 확정했다고 12일 밝혔다.

교신저자인 이 교수를 포함해 공동 주저자로 동아대 서재형 박사(공동 주저자)와 정세훈(공동 주저자) 인제대 헬스케어IT학과 교수, 쿠날 산딥 가루드(Kunal Sandip Garud) 박사수료생이 참여했다. 이번 논문의 제목은 ‘뇌혈관장벽 장기 칩에서 뇌혈관 전단응력을 예측하기 위한 수치적 접근 기반 시뮬레이션’이다.

SCI 저널인 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스’는 저널 인용 보고서 JCR(Journal Citation Reports) 기준 저널 임팩트 팩터 10.257(2019년)이다. 분석화학 분야 86개 학술지 중 1위다.

이 교수 연구팀은 이번 논문에서 혈액 유동에 의해 뇌혈관에 가해지는 물리적 자극인 전단응력을 정확히 예측할 수 있는 수치적 접근 기반 시뮬레이션을 제안, BBB(뇌혈관장벽) 연구에서 생체환경 모사를 위한 ‘BBB organ-on-a-chip 디바이스’ 개발 가이드라인을 제시했다.

BBB는 뇌 기능에 필수적인 혈중 물질만을 선택적으로 통과시켜 뇌 기능을 정상적으로 유지하도록 하는 주요 기관이다.

이 교수 연구팀이 제안한 수치적 접근 기반 시뮬레이션 프로세스는 기존 체외 장기 칩 연구의 한계를 극복하고 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 BBB 장기 칩에서 체내 수준의 전단응력을 정확하게 예측하고 검증할 수 있다는 장점이 있다.

체외 장기 칩은 다세포 조직 구조를 생성하고 미세유체 시스템과 결합해 전단응력을 고려하는 등 생리학적 조건을 보다 정확하게 생체모방해 개발되고 있다. 하지만 체내시스템과 비교해 체외 시스템에서의 전단응력이 현저히 낮은 수준이었다. 이 때문에 그동안 실제 전단응력을 반영한 뇌혈관 시스템 구현이 어려웠다.

이 교수는 “BBB 연구는 다양한 뇌질환을 극복할 수 있는 주요한 연구 분야로서 지속적인 학제 간 연구를 통해 보다 실용적인 BBB organ-on-a-chip 개발에 기여할 것으로 기대된다”며 “특히 우수한 연구력을 가진 연구팀원들과 연구 파트너인 인제대 정세훈 교수에게 감사하다”고 말했다.

부산=김태현 기자 hyun@hankyung.com