■ DNA. 단백질. 효소, 향후 3D 프린터로 찍어낸다.

 

■ DNA. 단백질. 효소, 향후 3D 프린터로 찍어낸다.

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● 바이오프린팅 기술과 바이오잉크를 활용하여 환자 맞춤형 인공 조직 및 장기가 개발되고 있다. 환자 맞춤형 인공조직 및 장기는 환자의 몸에서 바로 확인이 어려운 다양한 약물을 스크리닝하거나, 또는 발병 기전이 명확하게 밝혀지지 않은 질환들을 체외에서 연구할 수 있는 플랫폼의 제작에 크게 기여한다. 예를 들면, 3D 바이오프린팅으로 제작된 환자 맞춤형 뇌종양 체외 모델을 사용하여 항암 치료를 위한 약물 후보군을 예측한 연구를 수행하였고, 3D 바이오프린팅으로 제작된 인공 혈관을 사용하여 동맥 경화 질환의 발병 기전을 연구한 바가 있다. 그러나, 전세계적으로 여러 질환을 극복하기 위한 3D 바이오프린팅 기술을 기반한 다양한 인공 조직 및 장기 개발이 활발하게 진행되고 있지만, 임상 시험 등을 통해 실용화에 이르기까지는 여전히 더 많은 연구가 필요하다.

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● 포스텍 연구팀, 실용화엔 10nm 급 패턴 형성이 과제

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★ 국내 연구팀은 3차원(3D) 프린팅 과정에서 잉크로 쓰이는 ‘생체 고분자’의 손상이나 변형을 막는 기술을 개발했다. 생체 환경에서 제 기능을 할 수 있는 인공 세포 조직을 만드는 데 활용될 것으로 기대된다. 포스텍 오승수 신소재공학과 오승수 교수와 제정호 명예교수 연구팀은 이 같은 ‘3D 고정밀 나노 프린팅’ 기술을 개발했다고 2023년 03월 29일 밝혔다.

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★ 생체 고분자는 DNA나 단백질, 효소 등을 일컫는다. 생체 고분자는 각각의 고유한 구조와 성질을 갖고 있어 3D 프린터로 제어하기가 힘들다. 연구팀은 “개발한 기술로 원하는 3D 미세 패턴을 형성할 수 있다. 형성된 나노 패턴은 구조적, 기능적 손상 없이 다양한 용매에서 생물학적 기능을 수행하는 것을 입증했다” 라고 말했다. 패턴은 순도 100%의 생체 고분자로 형성됐다. 연구팀은 “미세한 생체 조직을 분석하거나 이 조직을 모방한 물질을 개발하는 데 활용이 가능하다. 생체 환경에서 제 기능을 할 수 있는 인공 세포 조직과 바이오칩 제조 등에도 쓸 수 있다” 라고 말했다.

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★ 연구팀은 이 기술을 기반으로 실제 의학 연구와 약물 개발 분야에 활용할 수 있는 3D 프린팅 기술로 발전시킨다는 계획이다. 실제 인공 세포처럼 만들려면, 10nm 수준의 패턴까지 프린팅 할 수 있어야 한다. 현 기술로는 100-300nm 수준까지 달성했다. 오승수 교수는 “3D 프린터의 모터 기술력만 조금 높이면, 달성할 수 있는 수준이다. 인공 세포를 3D 프린터를 만들어 낼 날이 머지 않았다” 라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 2023년 02월 24일 공개됐다.

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