사람 피부를 대신해서 모기에게 물리는 3D 프린팅 합성 피부

(Rice University bioengineering graduate student Kevin Janson developed the mosquito-observation system using bioprinted skin, automated cameras and machine-learning software. Credit: Brandon Martin/Rice University)

모기는 성가신 여름철 불청객일 뿐 아니라 말라리아, 지카, 뎅기열 등 여러 가지 질병을 옮기는 곤충입니다. 따라서 수많은 과학자들이 모기 매개 질병을 억제하기 위해 모기를 이용한 연구를 진행하고 있습니다. 문제는 모기가 사람을 무는 정도를 실험하기 위해서는 누군가 실제로 물려야 한다는 것입니다.

라이스 대학의 케빈 잔슨 (Kevin Janson)이 이끄는 연구팀은 툴란 대학의 공공 의학 및 열대 의학과(Tulane University's School of Public Health and Tropical Medicine)와의 협업을 통해 사람의 피부를 대신할 인공 피부를 개발했습니다.

이 연구는 생체 적합 물질, 3D 프린팅, 인공지능 세 가지 기술을 하나로 통합한 것입니다. 우선 라이스 대학의 연구팀이 개발한 생체 모방 하이드로겔 (hydrogel)은 인간의 피부와 유사한 성질을 갖고 있습니다. 툴란 대학의 3D 프린팅 기술로 이를 출력하면 인간의 피부 모세혈과과 비슷한 구조를 만들 수 있습니다. 여기에 인간이나 혹은 다른 동물의 혈액을 흘려 보내는 것입니다.

(동영상)

마지막으로 모기의 행동은 사람이 아니라 머신 러닝 기반의 인공지능이 분석해 실제로 피를 빨아먹는지 판단합니다. 따라서 특정 모기 기피제나 혹은 약물이 실제로 효과가 있는지 훨씬 편리하고 안전하게 조사할 수 있습니다.

연구팀은 잘 알려진 살충제인 DEET와 식물 기반 모기 기피제를 코팅한 인공 피부와 아무것도 섞지 않은 인공 피부를 이용해 모기의 행동을 조사했습니다. 그 결과 기피제나 살충제가 없는 경우 13.8%의 모기가 피를 빨았던 반면 기피제나 살충제가 있는 경우에는 어떤 모기도 피를 빨지 않았습니다.

실제 인간의 피부와는 다르기 때문에 모기의 흡혈 비율이 높지는 않지만, 연구팀은 앞으로 얼마든지 개량의 여지가 있다고 보고 있습니다. 실제와 비슷한 인공 피부를 만들수록 굳이 사람을 혹시 모르는 전염병의 위험에 노출시키지 않고도 안전하게 모기 퇴치 방법을 연구할 수 있을 것입니다. 앞으로 이 분야에서 획기적인 결과를 기대합니다.

참고

https://newatlas.com/biology/synthetic-skin-human-volunteers-mosquitoes/

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2023.1103748/full

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