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생체 조직을 몇 초만에 출력하는 Volumetric 바이오프린팅
2019-08-26 08:39:33

이미 Volumetric 3D프린팅에 대해서는 몇 번 소개를 드린적이 있습니다. Volumetric 3D프린팅의 진화, 초단위로 출력하는 새로운 3D프린팅 방법 등이 있습니다.

이번에 소개해드릴 기사는 바이오3D프린팅에 적용된 Volumetric 3D프린팅 소식입니다.

스위스의 로잔에 위치한 EPFL 공학대학의 LAPD(Laboratory of Applied Photonics Devices ) 구원들이 우트레흐트 대학의 동료들과 함께 연구하여 줄기세포를 포함한 생체 적합성 하이드로겔에서 복잡한 조직 모양을 만들어내는데 단 몇 초가 걸리는 광학 기술을 개발했습니다.  그 결과로 만들어진 조직내피세포를 추가함으로써 혈관화 할 수 도 있습니다.

 

 

이 기술의 명칭은 Volumetric 바이오프린팅 정도로 부를 수 있을 것 같습니다.

작동원리는 이미 소개해드린 Volumetric 프린팅 방식과 동일합니다만, 소재는 광경화성 레진이 아니라 바이오용 소재입니다.

 

 

조직을 만들기 위해,  줄기 세포가 가득한 하이드로겔로 채워진 회전하는 관에 빛을 투사합니다. 

 


 

전체적으로 3차원 형상이 만들어지도록, 해당각도에 맞는 2차원 이미지를 조사하고 굳힙니다. 인간의 귀 모양을 출력하는 예시입니다.  

 

 

몇 초 후에 복잡한 3D 형상이 출력됩니다. 출력시간은 22.7초 걸렸고, 검은색배경 사진의 하단에 있는 scale bar의 길이는 2mm 입니다.

 

하이드로겔의 줄기세포는 대체로 이 과정에서 크게 손상(영향)을 받지 않는다고 합니다. 그리고 나서 연구원들은 조직을 혈관화시키기 위해 내피 세포를 도입합니다.

연구원들은 임상적으로 유용한 크기인 몇 센티미터 크기의 조직 구조를 만드는 것이 가능하다는 것을 보여주었다고 합니다. 그들의 작업의 예로는 심장 판막과 유사한 판막, 메니스커스와 대퇴골의 복잡한 모양의 부분이 있다고 합니다. 

 

이 연구의 공동저자 중 한 명인 데미안 로터리씨는 "한층씩 적층하는 속도가 느린 기존 방식의 바이오프린팅과 달리, 우리의 기술은 빠르고 세포의 생존성을 위협하지 않고 더 큰 디자인 자유도를 제공합니다."라고 말했습니다.

 

 

 

 

<3DGURU Opinion>

LAPD에서 개발한 Volumetric 바이오 3D프린팅 방식은 버클리 대학교에서 개발한 방식과 상당히 유사해 보입니다.  바이오3D프린팅에서도 이 Volumetric 방식을 이용할 수 있다면, 당연히 활용이 되어야 할 것입니다. 연구원이 말한것 처럼, 기존의 FDM방식처럼 노즐을 통해서 한층씩 쌓아가는 방식의 바이오3D프린터들은 한계가 있습니다. 물렁물렁한 생체 조직을 원형 그대로 출력하기가  어려운 경우도 있고, 속도도 느리지요. 

연구원들은 이 기술을 사용하여 대량 제작할 수 있는 가능성과 광범위한 세포조직 구조를 생산할 수 있다고 믿고 있고, 또한 연구원들은 스핀오프를 통해 그들의 획기적인 기술을 선보일 계획이라고 합니다. 이 기술의 잠재적 가능성을 무척 높이 평가하고 있는 것 같습니다.

하지만, 이 기술자체가 아직 상용화단계까지 가지 못한 기술이고, 소재의 제약성 및 아주 복잡한 형상은 구현하기가 어려울 수 도 있는 기술입니다. 

그럼에도 불구하고, 저희 3D그루는 연구원들의 선전을 기대해 봅니다. 새로운 혁신적인 기술들은 이러한 수많은 도전들을 통해서나오기 마련이니까요.

 

참고)  Advanced Materials

 

이상입니다. -3D그루-

 

 

 

 

 

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