(왼쪽부터) 장진아 포스텍 교수, 용의중 박사, 김지환 통합과정생. 포스텍 제공.

조직의 외형 모사를 넘어 생체 신호를 감지하고 필요한 조치까지 수행할 수 있는 차세대 인공장기가 의료 분야에 혁신을 일으킬 것이란 전망이 제기됐다. 
 

포스텍은 장진아 기계공학과·IT융합공학과·융합대학원·생명과학과 교수, 용의중 미래IT융합연구원 박사, 김지환 기계공학과 통합과정생 연구팀이 전자기술과 인공조직을 결합한 ‘바이오하이브리드-공학조직(BHET) 플랫폼’에 관한 리뷰논문을 국제학술지 ‘트렌드 인 바이오테크놀로지’에 발표했다고 17일 밝혔다. 리뷰논문은 특정 주제에 대한 기존 논문들을 종합적으로 분석한 논문이다. 

인공조직은 손상된 조직이나 노화로 제기능을 못하는 조직을 대신하는 기술이다. 인공조직은 아직 인체의 복잡한 기능을 완벽하게 모사하지 못한다. 특히 조직이 주고받는 전기신호를 실시간으로 측정하고 조절하는 데 한계가 있다.

연구팀은 인공조직의 전기신호 전달 문제를 해결하는 방법으로 인공조직과 전자소자를 결합한 BHET 플랫폼을 활용할 수 있으며 크게 3가지 유형의 BHET 플랫폼이 있다고 제시했다. 

BHET 플랫폼의 한 유형인 조직-센서 플랫폼은 인공조직 내부 전기신호를 감지해 실시간으로 상태를 분석한다. 조직-전기자극 플랫폼은 외부에서 전기자극을 가해 인공조직 기능을 직접 조절하는 플랫폼이다. 조직-자가조절 플랫폼은 감지와 자극 기능을 결합해 인공조직이 스스로 모니터링하고 조절하는 자율지능형 조직을 구현한다.

BHET 플랫폼의 가장 큰 장점은 조직 형태를 단순히 흉내내는 수준을 넘어 인공조직이 스스로 생체 신호를 감지하고 필요한 조치를 실시간으로 수행하도록 만든다는 점이다. 전기생리 신호를 기반으로 조직 상태를 지속적으로 모니터링하고 즉각적인 전기자극으로 기능을 조절하거나 회복시키는 피드백 제어가 가능하다. 기존 인공조직이 갖지 못했던 정밀성과 반응성을 제공한다는 것이다.

연구팀은 인공지능(AI) 분석과 데이터 기반 설계를 결합하면 BHET 플랫폼의 지능형 기능이 한층 고도화되고 대규모 생산 및 임상 응용으로도 확대될 것으로 보았다. 신경, 심장, 췌장, 감각기관 등 다양한 조직에 적용할 수 있어 재생의학, 질병 모델링, 신약 개발 등 의료 분야에서 혁신적 변화를 불러올 것이란 전망이다.

장진아 교수는 “조직공학에 생체전자 기술을 더하면 보다 기능적이고 지능적인 인공조직을 구현할 수 있다”며 “AI 기반 분석과 결합하면 인공조직이 스스로 기능을 정밀하게 모니터링하고 조절하는 플랫폼으로 발전할 것”이라고 말했다.

<참고 자료> 
doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.05.018