[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 광범위한 근육 손상을 간단한 주사 방식으로 치료할 수 있는 ‘전도성 수화젤 플랫폼’을 개발해 차세대 재생의학 치료법으로 주목된다. 이 수화젤 플랫폼은 체내에 주입되면 체온에 반응해 손상 부위에 맞춰 모양을 잡고, 전기 자극을 함께 활용하면 정상 근육에 가까운 수준으로 기능 회복이 가능한 것으로 확인됐다. 10일 광주과학기술원(GIST)에 따르면 GIST 신소재공학과 이재영 교수와 충남대학교 유기재료공학과 허강무 교수 공동연구팀이 근육 대량 손실(volumetric muscle loss, VML)을 효과적으로 치료할 수 있는 주입형 전도성 수화젤을 개발했다. 이번 연구는 단순히 손상 조직을 채우는 ‘물리적 보충’에 그치지 않고, 생체 내 세포 활성화와 기능 회복을 유도하는 적극적 재생 치료 플랫폼이라는 점에서 의미가 크다. VML은 교통사고, 군사적 부상, 외과 수술, 격렬한 운동 등으로 인해 골격근 조직이 광범위하게 손상되는 질환으로, 자연적인 기능 회복이 어려운 난치성 손상이다. 현재까지는 자가 조직을 이식하는 방법이 주로 사용되고 있으나, 이식 가능한 조직량이 제한적이며, 조직을 떼어 낸 부위(공여 부위)에서 감염, 통증, 흉터 등 2차 합병증이 발생할 수 있어 치료에 어려움이 많다. 이러한 한계를 극복하기 위한 대안으로, 최근 ‘수화젤(hydrogel)’ 기반의 조직 재생 기술이 주목받고 있다. 수화젤은 천연 및 합성 고분자를 기반으로 하며 생체조직과 유사한 구조 및 기계적 특성을 모사할 수 있고 생체적합성이 높아 조직 이식의 유력한 대안으로 연구가 활발히 진행 중이다. 특히 전기적 특성이 중요한 골격근·심근·신경 조직의 경우, 전도성 물질을 활용한 수화젤이 세포의 전기적 활동을 촉진해 조직 재생 효과를 높일 수 있어 더욱 주목된다. 연구팀은 천연 고분자인 글리콜 키토산(glycol chitosan)에 물과 잘 섞이지 않는 특성을 지닌 헥사노일(hexanoyl) 구조를 도입해 온도에 반응하는 수화제를 개발하고, 여기에 전기전도성이 뛰어난 ‘맥신(MXene)’ 나노입자를 혼합해 주입형 전도성 수화젤을 완성했다. 이 수화젤은 상온에서는 액체 상태를 유지하다가 체온(약 30°C) 범위에 도달하면 젤 상태로 전환돼 쉽게 주사할 수 있으며, 불규칙한 근육 손상 부위에도 정밀하게 자리잡고 고정된다. 또 높은 전기전도성(0.72 mS/cm) 및 낮은 임피던스(2.03 kΩ)를 지녀, 골격근과 같은 전기 활성 조직의 재생을 촉진하고 전기 자극 전달에도 적합하다. GIST 이재영 교수는 “이번에 개발한 주입형 전도성 수화젤은 근육 조직 재생을 넘어 심장, 말초신경, 뇌 등 다양한 전기 활성 조직의 재생에도 활용될 수 있다”며 “기존 자가이식 치료법의 한계를 뛰어넘는 새로운 치료 패러다임이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 2025년 5월 15일 게재됐다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 인간 혀의 미각 감지 기능을 모방한 센서를 개발했다. 이 센서는 인간보다 떫은 맛을 10배이상 민감하게 검출이 가능하다고 연구진은 설명했다. 연구진은 인체의 맛 감지 원리를 모방한 센서가 떫은맛을 정량적으로 표현 할 수 있어 각종 식품, 주류 개발 사업 및 과일 모니터링 분야 등 폭넓게 응용할 수 있을 것으로 전망했다. 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부 고현협 교수팀이 미세한 구멍이 많은 고분자 젤을 이용해 '떫은맛'을 감지하는 '전자 혀'를 개발했다고 8일 밝혔다. 고현협 교수는 "저렴하고 유연한 재료를 이용해 소형화된 전자 혀를 개발했다"며 "제작이 간편하고, 분석을 위한 복잡한 시편 준비 과정이 없어 식품, 주류 산업 뿐만 아니라 농업 등 다양한 분야에 적용 가능할 것"이라고 기대했다. 연구진은 개발한 전자 혀로 와인, 덜 익은 감, 홍차 등의 떫은 맛을 감지하는 실험을 했다. 실험 결과 전자 혀는 레드, 화이트, 로제 와인 등 다양한 와인의 떫은 맛 정도를 정량적으로 감별했다. 연구진은 전자 혀가 검출해 낼 수 있는 떫은맛 범위도 넓을 뿐만 아니라 센서에 접촉 즉시 떫은 맛 정도를 알아낼 수 있다고 강조했다. 제1저자인 염정희 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 "훈련을 받은 전문가는 수십 마이크로몰(μM) 농도의 떫은 맛 검출 할 수 있는데 반해 전자 혀는 2~3 마이크로 몰 농도 수준의 떫은맛까지 검출할 수 있다"고 설명했다. 연구진은 떫은맛 분자와 결합하면 물과 잘 섞이지 않는 응집체가 만들어지는 '이온전도성 수화젤'을 이용해 전자 혀 개발에 성공했다. 혀 점막에서 일어나는 떫은 맛 감지 원리를 모방한 것이다. 이 고분자 젤은 혀 점막 단백질 역할을 하는 '뮤신'과 염화리튬이온을 포함하고 있으며 미세한 구멍이 아주 많다. 뮤신이 떫은 맛 분자와 결합하면 미세 구멍안에 '소수성 응집체 네트워크'가 만들어지는데, 이는 염화리튬이온의 전도성을 변화시켜 떫은 맛을 전기적 신호로 검출할 수 있다. 이번 연구결과는 세계적인 사이언스의 자매지인 '사이언스 어드밴시스'에 6일자로 게재됐다. 한편, 와인이나 덜 익은 과일을 먹으면 입안이 텁텁해지는 떫은 맛을 느낄 수 있다. 탄닌과 같은 '떫은맛 분자'가 혀 점막 단백질과 결합하면 만들어지는 물질이 점막을 자극한다. 이로인해 사람은 이를 떫은맛으로 인식하는 것이다. 반면 단맛이나 짠맛은 혀 돌기 속 맛 감지세포 덩어리인 미뢰가 그 맛을 감지한다. 따라서 떫은 맛을 감지하려면 이미 개발된 단맛 등을 감지하는 전자 혀와 다른 원리로 작동하는 전자 혀 개발이 필요하다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

  【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】 ‘맛’은 주관적이고 개인적인 영역이다. 하지만 식품이나 의약품을 개발할 때는 맛을 최대한 객관적으로 표현할 필요가 있다. 이러한 맛의 ‘객관화’ 작업을 도와줄 새로운 ‘전자 혀’가 개발돼 주목을 받고 있다. UNIST(총장 이용훈)는 에너지 및 화학공학부의 고현협 교수팀이 ‘미세한 구멍이 많은 고분자 젤’을 이용해 ‘떫은맛’을 감지하는 ’전자 혀(tongue)’를 개발했다고 8일 밝혔다. 인체의 맛 감지 원리를 모방한 이 전자 혀는 떫은맛을 정량적으로 표현 할 수 있어 각종 식품, 주류 개발 사업 및 과수 모니터링 분야 등 폭넓은 응용 가능할 것으로 기대된다. 연구진에 따르면 와인이나 덜 익은 과일을 먹으면 입안이 텁텁해지는 떫은맛을 느낄 수 있다. 탄닌과 같은 ‘떫은맛 분자’가 혀 점막 단백질과 결합하면 만들어지는 물질(응집체)이 점막을 자극(압력)하고, 인체는 이를 떫은맛으로 인식하는 것이다. 반면 단맛이나 짠맛은 혀 돌기 속 미뢰가(맛 감지세포 덩어리) 그 맛을 감지한다. 따라서 떫은맛을 감지하려면 이미 개발된 단맛 등을 감지하는 전자 혀와 다른 원리로 작동하는 전자 혀의 개발이 필요하다. 고현협 교수 연구팀은 떫은맛 분자와 결합하면 ‘소수성 응집체’가 만들어지는 ‘이온전도성 수화젤’을 이용해 전자 혀 개발에 성공했다. 혀 점막에서 일어나는 떫은맛 감지 원리를 모방한 것이다. 이 고분자 젤은 혀 점막 단백질 역할을 하는 ‘뮤신’과 염화리튬이온을 포함하고 있으며 미세한 구멍(다공성)이 아주 많다. 뮤신이 떫은맛 분자와 결합하면 미세 구멍안에 ‘소수성 응집체 네트워크’가 만들어지는데, 이는 염화리튬이온의 전도성(이온의 움직임 정도)을 변화시켜 떫은맛을 전기적 신호로 검출할 수 있다.  공동 제1저자인 최아영 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 “소수성 응집체 때문에 수화젤 구멍 벽면이 친수성에서 소수성으로 바뀌는데, 이때 미세구멍 벽과 내부에 흐르는 이온 간의 정전기적 상호작용이 줄어들어 이온 흐름이 향상되고 도선을 흐르는 전류량이 늘어난다”고 설명했다. 연구진은 개발한 전자 혀로 와인, 덜 익은 감, 홍차 등의 떫은 맛을 감지하는 실험을 했다. 실험 결과 전자 혀는 레드, 화이트, 로제 와인 등 다양한 와인의 떫은 맛 정도를 정량적으로 감별함을 확인할 수 있다. 특히 이번에 개발된 전자 혀는 검출해 낼 수 있는 떫은맛 범위(최소 감지 농도 2×10-6 M~)도 넓을 뿐만 아니라 센서에 접촉 즉시 떫은맛 정도를 알아낼 수 있다. 제1저자인 염정희 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 “훈련의 받은 전문가는 수십 마이크로몰(μM) 농도의 떫은 맛 검출 할 수 있는데 반해 이번에 개발된 전자 혀는 2~3 마이크로 몰 농도 수준의 떫은맛까지 검출할 수 있다”고 설명했다. 고현협 교수는 “저렴하고 유연한 재료를 이용해 소형화된 전자 혀를 개발했다”며 “제작이 간편하고, 분석을 위한 복잡한 시편 준비 과정이 없어 식품, 주류 산업 뿐만 아니라 농업 등 다양한 분야에 적용 가능할 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 미국과학협회(AAAS)에서 발행하는 세계적인 권위지 사이언스 (Science)의 자매지인 ‘사이언스 어드밴시스 (Science Advances)’에 6월 6일자로 게재됐다. 연구수행은 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업 지원을 받아 이뤄졌다.  ulsan@fnnews.com 최수상 기자