KITECH 생산기술 전문지

재생의학 및 조직공학 분야에서는 세포 반응을 정밀하게 제어하기 위한 다양한 소재 기술이 개발되고 있다. 최근에는 성장인자 중심의 화학적 자극을 넘어, 세포가 실제 생체 환경에서 경험하는 기계적·전기적 자극을 모사하고 이를 통합적으로 전달하는 바이오소재 기술이 주목받고 있다. 세포는 기질의 강성, 탄성, 미세구조와 같은 기계적 신호뿐 아니라 막전위 변화와 이온 흐름 등 전기적 신호에 동시에 반응하며, 이러한 물리적 자극은 세포의 분화, 배열, 이동 및 조직 형성에 중요한 영향을 미친다. 기계적 자극 기반 기술은 하이드로겔, 나노섬유 스캐폴드, 구배 구조 소재 등을 통해 세포가 경험하는 미세환경을 정밀하게 제어하는 방향으로 발전하고 있으며, 전기적 자극 기반 기술은 전도성 고분자, 탄소 기반 복합소재, 자가발전형 압전 소재 등을 활용하여 국소 전기 자극을 구현하고 있다. 최근에는 두 자극을 통합한 융합형 바이오소재 및 자가발전형 시스템이 제안되면서 외부 장치 의존성을 낮추고 생체 환경과 유사한 자극 조건을 구현하려는 연구가 확대되고 있다. 본 원고에서는 메카노바이오 관점에서 기계·전기 자극 융합형 바이오소재 기술의 개념과 최근 연구 흐름을 정리하고, 향후 적용 확대를 위해 고려되어야 할 방향을 함께 제시하고자 한다.

키워드 메카노바이오, 기계·전기 자극, 융합형 바이오소재, 조직공학