종이접기를 활용한 바이오 3D 프린팅 기술

(The 3D Origami Platform integrated in a 3D printed structure. Credit: Tel Aviv University)

(Prof. Ben Maoz holding the 3d origami platform. Credit: Tel Aviv University)

금속이나 플라스틱 대신 살아 있는 세포를 출력하는 바이오 3D 프린팅 기술은 이미 다양한 생물학, 의학 연구에 활용되고 있습니다. 하지만 연구 목적으로 출력한 조직 안에 센서를 삽입하는 과정에서 조직이 손상되거나 제대로 출력이 되지 않는 문제가 있었습니다.

이스라엘 텔 아비브 대학의 연구팀은 일본의 종이접기 공예인 오리가미를 이용해 3D 프린팅으로 출력한 조직으로 센서를 감싸는 방법을 연구했습니다. 물론 3D 프린터로 한 층씩 출력할 때 센서를 끼워 넣는 방법도 있으나 이 경우 센서가 있는 위치에 조직이 제대로 출력되지 않거나 잘 자라지 않는 문제가 있습니다.

연구팀은 3D CAD 기술을 응용해 정교한 바이오 3D 프린팅 조직을 만들고 여기에 원하는 위치에 센서를 넣은 다음 종이처럼 접어서 3차원 구조를 만들었습니다. 완성된 조직은 실제 조직과 흡사하게 작동하면서도 원하는 위치에 센서가 들어가 있어 내부에서 무슨 일이 일어나는지 쉽게 모니터링 할 수 있습니다. 연구팀은 이 기술을 MSOP (Multi-Sensor Origami Platform)이라고 명명했습니다.

연구팀이 실증해 보인 사례는 뇌조직으로 뇌와 혈관을 분리하는 안전 차단막인 BBB (blood - brain barrier)을 구현하면서 그 안에 센서를 넣어 뇌 조직의 전기적 신호나 기타 반응을 확인할 수 있었습니다. 연구팀은 이 플랫폼이 앞으로 진짜 같은 생체 조직을 모방하면서도 센서로 쉽게 내부 상황을 파악할 수 있는 연구 플랫폼이 될 것으로 기대하고 있습니다.

종이접기는 과거부터 공학자들과 과학자들에게 많은 영감을 준 아이디어인데, 바이오 3D 프린팅에서도 혁신적인 아이디어가 될 수 있을지 궁금합니다.

참고

https://phys.org/news/2024-07-art-origami-advance-3d-bioprinting.html

Noam Rahav et al, Multi‐Sensor Origami Platform: A Customizable System for Obtaining Spatiotemporally Precise Functional Readouts in 3D Models, Advanced Science (2024). DOI: 10.1002/advs.202305555

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