성균관대 김태형 교수팀, 체외에서 미세혈관을 모사할 수 있는 신기술 개발
- 그래핀으로 만든 유연한 3차원 관형 구조체, 인체 혈관처럼 동작
- 자연현상 '마랑고니 효과' 활용한 독창적인 제조 방식 확립

□ 성균관대학교(총장 유지범)는 글로벌바이오메디컬공학과 김태형 교수 연구팀이 체외에서 인체의 미세혈관(세동맥)을 모사할 수 있는 3차원 관형 구조체를 새롭게 개발했다고 밝혔다. 이 구조체는 얇은 탄소 소재인 ‘산화그래핀’을 사용해 만들어졌으며, 기존 기술로는 어려웠던 복잡한 3D 구조를 자연현상을 이용해 손쉽게 구현한 것이 특징이다.

□ 이번 연구에서 핵심이 된 자연현상은 바로 ‘마랑고니 효과’이다. 이는 표면장력 차이로 액체가 스스로 움직이는 현상인데, 김 교수팀은 이 원리를 활용해 그래핀 용액을 정해진 틀에 부은 후, 단순한 증발만으로 입체 구조체를 만드는 독창적인 방법을 개발했다.

□ 이렇게 만들어진 구조체는 끝이 점점 좁아지는 파이프 모양으로, 퍼즐처럼 여러 개를 연결해 다양한 형태로 조립할 수 있다. 또 표면에는 머리카락 굵기의 1/10 수준인 미세한 주름이 있어, 별도 재료 없이도 잘 휘고 늘어나는 유연성을 가진다.

□ 김 교수팀은 이 관형 구조체 안쪽에 사람의 혈관 세포를 배양하고, 미세유체칩과 결합시켜 실제 인체의 미세혈관과 유사한 환경을 실험실에서 구현하는 데 성공했다.
□ 이 기술은 앞으로 고혈압, 혈관질환 연구와 약물 실험에 활용될 수 있는 체외 플랫폼으로 발전 가능성이 높으며, 그래핀 외에도 다양한 소재에 적용할 수 있어 소재 공학 분야에도 큰 파급효과가 기대된다.

□ 김태형 교수는 “이번 연구는 자연의 원리를 이용해 기존에는 만들기 어려웠던 3차원 구조를 간단하게 만드는 기술”이라며 “특히 인체와 유사한 혈관 구조를 실험실에서 모사할 수 있어, 다양한 질병 연구에 중요한 도구가 될 수 있다”고 전했다.

□ 이번 연구는 한국연구재단과 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행되었으며, 세계적인 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 게재됐다.

※ 논문명: Graphene Oxide-Based Modular Tapered Pipe (GMTP) via Marangoni Effect for In Vitro Modeling of Human Arterioles
※ 학술지: Advanced Functional Materials
※ 저자명: 김태형(교신저자), 김철휘(제1저자), 구복남(참여), 김창대(참여)
※ 논문 링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202512291

붙임: 1. 연구자 사진
      2. 연구그림  

9월 24일 수요일자 보도자료 - 첨부파일 참조