(A plug of 3-D bioprinted cartilage on top of a plug of osteocondral material -- bone and cartilage. The bone sits in a bath of nutrient media. Credit: Ozbolat, Penn State)
(A multiarmed bioprinter used to 3-D print cartilage. A special nozzle for printing bioink composed of strands of cartilage can be seen. Credit: Ozbolat, Penn State)
3D 프린터를 이용해서 연골 조직을 만드려는 시도가 한창입니다. 사실 간이나 콩팥 같은 복잡한 장기는 어떤 방법을 사용해도 만들기가 쉽지 않습니다. 따라서 이보다는 더 간단하고 쉬운 연골 조직이나 뼈조직을 만들어서 이를 환자에게 이식하는 연구가 진행중입니다.
사실 세포를 배양하는 것 자체도 간단하지는 않지만, 배양된 세포 덩어리는 조직이라고 부르기 애매한 존재입니다. 이는 벽돌을 무더기로 쌓아놓는다고 해서 건물이 되지 않는 것과 같은 이치죠. 특히 조직 세포를 3차원적으로 배열해서 실제 조직처럼 만드는 일은 오랜 세월 넘기 힘든 벽이었습니다.
최근 연구자들은 바이오 3D 프린터를 이용해서 이 문제를 극복하는 연구를 진행 중에 있습니다. 목표는 진짜 같은 연골 조직을 만드는 것입니다. 펜실베니아 주립대학의 이브라힘 오즈볼랏 교수(Ibrahim T. Ozbolat, associate professor of engineering science and mechanics)가 이끄는 연구팀은 목적도 그것입니다.
이들은 조류(algae)를 기반으로 만든 바이오 잉크에 연골 세포를 넣어 원하는 모양의 연골 조직을 만드려고 연구중입니다. 일단 출력하면 연골 세포가 자라서 조직을 만드는데는 수주 간의 시간이 필요합니다. 현재는 작은 연골 조직을 만들 수 있는 수준입니다.
(동영상)
연골은 주로 한 가지 종류의 세포 (연골세포)로 구성된데다 혈관 등 복잡한 구조물이 거의 없어서 바이오 3D 프린터로 출력하기에 가장 이상적인 조직이라고 할 수 있습니다. 특히 같은 이유로 한번 손상된 연골은 쉽게 복구되지 않기 때문에 이를 치료하는 방법 역시 필요한 상황입니다.
앞으로 이런 바이오 3D 프린터가 원하는 형태의 연골을 자유롭게 출력할 수 있게 되면 의료 부분에서 큰 혁신이 일어날 것으로 기대됩니다. 당장에는 어렵겠지만, 10년, 20년 후 미래에는 이것이 현실이 되기를 기대합니다.
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