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신소재공학부 
이재영 교수
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“손상된 근육에 솔솔 뿌려 재생 촉진”
GIST 이재영 교수팀, 분말형 수화젤 개발
‘분말형 수화젤’ 치료 후 손실된 근육 기능 2배로 회복 확인 
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 뛰어난 접착성으로 지혈 효과 및 근육 재생 촉진으로 높은 치료 효과 기대… 
국제학술지 「Bioactive materials」 게재
□ 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 신소재공학부 이재영 교수 연구팀
이 근육 재생을 촉진할 수 있는 ‘분말형 수화젤’을 개발했다고 밝혔
다.
  ∘ 가루 형태로 물이나 체액과 닿았을 때 수화젤을 형성한다. 보관 및 운
반에 용이하며, 특히 고수분 환경에서도 강한 접착력을 유지하는 것이 
장점이다. 
□ 충돌, 낙상 등에 따른 외상성 사고는 근육 손실(Volumetric muscle loss, 
VML)을 초래하는데 체중의 약 30~40%를 차지하는 골격근은 주로 신체
에서 움직임과 힘 생성을 담당하는 조직으로, 한번 손실이 일어나면 
능 및 장기간 장애로 이어질 수 있어 주의가 필요하다. 
  ∘ 현재 골격근 손실을 위한 임상 치료로 자가 근육 피판 이식술이 주로 
진행되고 있지만 복잡한 수술 절차, 제한된 부위에만 사용가능할 뿐 
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아니라 불완전한 기능 회복과 같은 부작용이 있어 생체재료 기반의 
새로운 연구가 시급하다. 
□ 수화젤은 신체 조직과 유사한 기계적 물성 등 여러 유익한 특성으로 
재생 연구에 활용되고 있다.
  ∘ 하지만 기존의 수화젤은 수분이 있는 환경에서 접착력이 크게 떨어지
는 한계가 있다. 대부분의 생체 조직은 고수분이며, 출혈 등이 생겼을 
때 이러한 환경에서 접착성을 유지할 수 있는 수화젤 개발이 필요하
다.
□ 연구팀은 고수분 환경에서도 우수한 접착성을 가진 손상된 근육 조직
에 뿌려 사용할 수 있는‘분말형 수화젤’을 제작하는데 성공했다.
  ∘ 생체친화적인 천연고분자 산화 덱스트란과 젤라틴을 혼합한 후, 크기
가 300 ㎛이하의 입자로 분쇄하여 고수분 환경에서도 빠르고 높은 접
착력을 갖도록 설계했다.
□ 이 수화젤은 손상된 근육 조직 표면의 혈액 및 체액을 흡수하여 자발
적으로 수화젤을 형성하며, 다양한 분자 상호작용을 통해 조직과 강하
게 접착하는 특성을 보인다.
  ∘ 용매 및 체액의 흡수 이후, 도포 부위에서 5분 내로 수화젤을 형성할 
뿐만 아니라 신체조직과 유사한 기계적 특성을 보였고 손상된 근육의 
재생을 촉진시켰으며 물리적 충격에도 충분히 견딜 수 있는 안정적인 
접착성을 가졌다. 뿐만 아니라 손상 초기에 우수한 지혈 효과와 손상
된 근육 부위의 골격근 회복에도 효과적인 것으로 확인하였다.
  ∘ 이 수화젤은 피부조직에서 10 kPa의 접착성을 나타내며 현재 의료용
으로 이용되는 생체용 접착제인 피브린글루(2 kPa)와 비교했을 때, 5
배 가량 높은 접착성을 보였다. 
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  ∘ 또한 습한 환경이나 물속에서도 안정적으로 우수한 접착성을 유지하
며, 근육세포 및 혈액에 대해서 우수한 생체적합성을 확인했다.
□ 따라서 이 분말형 수화젤은 강한 지혈 효과 및 근육 손실 이후 손상된 
골격근의 기능과 구조를 재생하는데 효과적이라고 연구팀은 설명했다.
  ∘ 골격근 재생은 빠른 혈액의 흡수 및 응고, 강력한 조직 접착력, 손상
된 근육의 물리적 보호를 가능하게 하는 지혈 물질이 필요하다. 연구
팀이 개발한 ‘분말형 수화젤’의 지혈 효과는 아무런 조치를 하지 
않은 그룹에 비해 15배, 피브린글루에 비해 5배 정도 효과적인 것을 
확인하였다.
  ∘ 골격근 손실이 발생한 실험용 쥐의 손상된 근육 부위에 이 분말형 수
화젤을 도포했을 때, 3주 후 근육의 섬유화*가 줄어들었으며 근육 조
직 내 신생혈관이 증가하고 염증 반응이 감소했다. 결과적으로, 피브
린글루로 치료한 그룹보다 근육 조직의 2배 정도 근력이 회복되는 것
을 확인할 수 있었다. 
    * 섬유화(Fibrosis): 섬유성 결합조직이 과도하게 축적되는 현상으로, 섬유화된 근육 
조직의 경우 근육이 경직 및 강직되며, 근육의 수축 능력이 저하되어 근력 손실이 
일어나게 된다.
□ 이재영 교수는 “기존 수화젤 치료의 한계를 뛰어넘어 수분이 있는 환
경에서도 손쉽게 도포 가능하고 강하고 안정적인 접착성을 나타내는 
분말형 수화젤을 제작했다”며 “신체 조직과 유사한 기계적 성질을 
가져 조직 공학용 지지체(스캐폴드), 조직재생 등 여러 가지 생체재료 
분야에 응용될 것으로 기대된다”고 말했다.
□ GIST 신소재공학부 이재영 교수가 지도하고 이민규 박사, 서다운 박사
과정생이 수행한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 나
노 및 소재 기술개발사업의 지원을 받아 수행되었으며, 생체 재료 분야 
[Comment:1] 1219s
 6/29/2024 10:51
위에서 언급해주셨던 근력 2배 회복에 
대해 조금 더 자세히 작성하였습니다.
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상위 1% 논문인 ‘바이오액티브 머티리얼스(Bioactive Materials)’에 
2024년 6월 14일 게재됐다.  <끝>
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사 진 설 명
[사진1] (왼쪽부터) 신소재공학부 이재영 교수, 이민규 박사, 서다운 박사과정생
[사진2] 가루형 수화젤의 실제 모습 및 사용 과정
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그 림 설 명
[그림1] 젖은 환경에서 부착성을 유지하는 가루형 수화젤 모식도: 체액 및 
용매의 흡수 이후 5분 내로 수화젤 형성이 가능하여, 젖은 조직 
환경에서도 우수한 부착성을 보이는 분말형 수화젤. 조직과 유사한 
기계적 특성 및 높은 부착성으로 인한 우수한 지혈 효과를 가져 
골격근 손실시 골격근의 재생을 촉진시킴.
[그림2] 분말형 수화젤의 특성 분석 결과: 분말형 수화젤의 조직접착성 및 
젖은 환경에서도 우수한 부착성, 섬유화 감소 확인과 골격근 신생 
재생 및 근력 회복 확인 결과.
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논문의 주요 정보
1. 논문명, 저자정보  
 - 저널명 : Bioactive materials (IF: 18.9) 24년 기준
 - 논문명 : Wet tissue adhesive polymeric powder hydrogels for skeletal 
muscle regeneration
 - 저자 정보 : 이민규 (제1저자, 광주과학기술원), 서다운 (제1저자, 
광주과학기술원), 박중건 (광주과학기술원), 이승훈 
(단국대학교), 전진 (단국대학교), 김우찬 (전남대학교), 
김장호 (전남대학교), 양희석 (단국대학교), 이재영 
(교신저자, 광주과학기술원)