옥수수·보리·호밀 단백질로 만든 배양육 3D프린팅 지지체
안녕하세요. 3D프린팅·CNC·다양한 소재 전문 플랫폼 기업 아이컨택입니다.
배양육의 모양을 잡아 주는 틀까지 먹을 수 있다면 제조 과정은 어떻게 달라질까? 싱가포르국립대(NUS) 연구진은 식물성 단백질 지지체에서 돼지 세포를 키웠고, 고기 조각을 만드는 개념 검증에서는 지지체를 떼어내는 절차가 필요하지 않았다.
AI 개념 이미지: 식물성 단백질로 3D프린팅한 지지체 위에서 돼지 세포를 배양하는 모습을 나타낸다. 실제 실험 장비나 제품을 촬영한 사진은 아니다.
세포가 붙어 자랄 틀을 출력하다
배양육은 동물 세포를 몸 밖에서 키워 만든다. 세포가 늘어나 조직으로 발달하는 동안 받쳐 주는 3차원 구조물을 지지체라고 부른다.
기존 세포 배양 지지체에는 합성 또는 동물성 소재가 흔히 쓰이지만, 비용이 너무 높거나 먹을 수 없는 문제가 있다. 합성 지지체는 배양 후 고기에서 분리하는 단계도 필요하다.
연구진은 식물에 저장되는 단백질 계열인 프롤라민을 재료로 썼다. 옥수수의 제인에 보리의 호르데인 또는 호밀의 세칼린을 섞어, 단백질 혼합물을 전기유체역학 프린팅의 잉크로 사용했다. 이는 정밀한 구조물을 만드는 3D프린팅 방식이다.
프롤라민은 전분·식물성 기름 산업에서 폐기물로 나온다. 연구진은 식물성 단백질이 생분해되고 동물 세포와 생체 적합성이 있는 것으로 알려져 있으며, 일반적인 식품 섭취 요건도 충족한다는 점에 주목했다.
돼지 세포의 성장과 합성 지지체 비교
NUS 연구진은 프롤라민 구조물을 세포 배양액에 담그고 7일 뒤 형태를 살폈다. 현미경에서는 구조가 무너지지 않았지만 표면에 여러 구멍이 보였다. 연구진은 배양 세포가 분비한 효소 때문에 생겼을 가능성이 크다고 봤다.
연구진은 두 단백질 조합에 돼지 골격근 줄기세포를 넣어 증식을 살폈다. 세포는 두 조합에서 비슷한 수준으로 자랐으며, NUS에 따르면 투입 11일 후 세포 수가 최대에 이르렀다.
같은 비교 실험에서 프롤라민 지지체의 돼지 세포는 표준 합성 소재인 폴리카프로락톤 지지체의 세포보다 훨씬 빠르게 증식했다. 황더젠 교수는 아미노산이 이어진 사슬인 펩타이드의 배열이 다양해 세포가 붙고 다른 세포로 성숙하는 데 도움을 줄 수 있다고 설명했다. 지지체의 구조와 조성이 세포 성장에 어떤 영향을 주는지는 추가 연구가 필요하다.
고기 조각에서 확인한 공정상의 차이
고기 조각을 만드는 별도 실험에는 돼지 피부 줄기세포를 사용했다. 연구진은 이를 제인·세칼린 지지체에서 키운 뒤 근육으로 성숙시키고, 비트 추출물로 붉은색을 냈다. NUS는 12일 안에 실제 고기와 질감과 전체적인 외관이 비슷한 배양육을 만들었다고 밝혔다.
아이컨택은 고기 조각에서 꺼낼 필요가 없었던 제인·세칼린 지지체를 합성 지지체의 분리 공정을 설계할 때 비교 사례로 볼 만하다고 본다. 제품에 적용하려면 안전성·영양 구성과 맛·향·질감은 더 검토해야 한다.
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