미세조류를 이용한 친환경 3D 프린팅 잉크

현재 3D 프린터에 사용되는 잉크는 대부분 석유화학 제품인 경우가 많습니다. 가장 구하기 쉽고 출력도 쉽기 때문이지만, 이로 인해 출력 과정과 결과물에 독성 물질이 생길 수 있고 제조 과정 역시 친환경적이지 못한 문제가 있습니다.

하이델베르크 대학의 애바 블라스코 교수 (Prof. Dr. Eva Blasco, a scientist at the Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials (IMSEAM) of Heidelberg University가 이끄는 국제 과학자팀은 규조류 (diatom)인 오돈텔라 아우리타 (Odontella aurita)와 녹조류인 테트라셀미스 스트리아타 (Tetraselmis striata)를 이용해 바이오 3D 프린팅에도 사용할 수 있는 친환경 잉크를 만들었습니다.

식물성 플랑크톤인 규조류와 미세조류인 녹조류은 매우 쉽게 키울 수 있으며 주로 중성지방으로 존재하는 지방과 색소를 쉽게 추출할 수 있습니다. 연구팀은 여기에 착안해 이광자 3D 레이저 프린팅 (two-photon 3D laser printing) 용 잉크를 개발하기로 했습니다.

이광자 레이저 3D 프린터는 특정 파장의 빛에 반응하는 수지에 레이저를 교차시켜 폴리머 중합 반응 같은 화학 반응을 유도합니다. 이 방식은 마이크로미터나 나노미터 크기의 정교한 출력물을 빠르게 만들 수 있는 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 바이오 프린팅에는 적합한 잉크가 없어 실용화하기 어려웠습니다.

연구팀은 규조류와 녹조류에 풍부한 색소가 이광자 레이저 3D 프린팅에서 광반응을 시작하는 포토이니시에이터 (photoinitiators)의 역할을 할 수 있을 것으로 보고 개발을 진행했습니다. 그 결과 실제로 이 잉크를 이용해 광반응을 유도하고 미세 구조를 만들 수 츨력할 수 있다는 것을 확인했습니다.

연구팀은 이렇게 출력한 3차원 출력물에 세포가 실제로 생존하고 증식할 수 있는지도 추가로 검증했습니다. 연구팀은 세포 주입 후 24시간 후 생존률이 100%에 가깝다는 사실을 확인했습니다. 기존의 폴리머 기반 출력물에서는 기대할 수 없었던 성과입니다.

따라서 연구팀은 이 바이오 잉크가 훨씬 친환경적이고 지속 가능할 뿐 아니라 바이오 3D 프린팅에 더 적합할 것으로 기대하고 있습니다. 인공 피부나 연골, 뼈는 물론 더 복잡한 조직과 장기를 3차원적으로 출력할 수 있게 될지 앞으로의 발전이 기대됩니다.

참고

https://phys.org/news/2024-08-3d-laser-bioinks-microalgae.html

Clara Vazquez‐Martel et al, Printing Green: Microalgae‐Based Materials for 3D Printing with Light, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202402786

이 블로그의 인기 게시물

중등도 코로나 19 환자에서 제한적인 효과만을 확인한 렘데시비르

현재 렘데시비르는 인공 호흡기 치료가 필요한 환자 등 중증 코로나 19 환자의 치료제로 사용되고 있습니다. 다만 공급이 부족해서 갑자가 중증 코로나 19 환자가 늘어날 경우 수급 문제가 불거질 수밖에 없습니다. 따라서 이를 중등도 코로나 19 환자 (경증이나 무증상은 당연히 치료가 필요없거나 대증 요법 정도) 사용한다는 것은 지금 당장에 급한 연구는 아니지만, 나중에 수급량이 많아지고 가격이 낮아질 때를 생각하면 의미 있는 연구 결과입니다. 렘데시비르 제조사인 길리어드 사이언스의 다아애나 브레이너드 박사 ( Dr. Diana Brainard of Gilead Sciences )는 병원에 입원이 필요했던 중등도 코로나 19 환자 584명을 렘데시비르 5일, 10일 투여 실험군과 위약을 투여한 대조군으로 나눠 임상 경과, 사망 등 중요한 합병증 발생 등에서 차이를 보이는지 조사했습니다. 연구 대상자의 40% 이상은 당뇨 같은 만성 질환이 있었으며 평균 연령은 57세였습니다. 연구 결과 대조군의 2%, 5일 투여군의 2%, 10일 투여군의 1%가 사망했으나 사망자 수가 4명, 3명, 2명 정도로 통계적 차이를 판단하기에는 사망자 수가 적어 결론을 내리기 어려웠습니다. 연구팀은 5일 투여군에서 임상 경과가 다소 호전되는 것을 판단했으나 10일 투여군에서는 통계적 차이를 검증할 수 없었습니다. 결론적으로 말해 중등도 코로나 19 환자에서 렘데시비르 투여는 확실한 임상적 이득이 없었습니다. 5일 투여량만 해도 가격이 3120달러라는 점을 감안할 때 중등도 환자에서 렘데시비르 투여는 설령 공급이 원활하다고 해도 적절한 치료법이 아닌 것으로 판단됩니다. 더구나 지금처럼 공급이 불안해 중증 환자 투여 물량 확보가 아쉬운 상황에서는 말할 것도 없습니다. 이번 연구는 렘데시비르보다 효과가 뛰어나면서 저렴한 차세대 항바이러스 치료제의 필요성을 다시 보여준 것으로 생각됩니다....

자세한 내용 보기

178Tb/s - 광섬유 통신 신기록 수립

( Lidia Galdino, lead researcher on the study. Credit: James Tye / UCL ) 현재 가정에 들어오는 초고속 광통신은 10Gb/s 정도가 가장 빠른 편입니다. 그러나 사실 광섬유를 통해서 보낼 수 있는 정보량은 이것보다 훨씬 많습니다. 현재 개발 중인 기술 가운데서는 이미 1Tb/s 이상이 속도를 지닌 것들이 많아 미래에는 테라 인터넷 시대가 가능할 것으로 예상됩니다. 그런 가운데 영국 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 리디아 갈디노( Lidia Galdino )가 이끄는 연구팀이 178Tb/s라는 신기록을 세웠다는 소식입니다. 광섬유 통신을 위한 주파수는 4.5THz까지 높일 수 있습니다. 최근에 개발된 신기술은 9THz 벽도 돌파했습니다. 그러나 연구팀은 16.8THz라는 새로운 영역에 도달했습니다. 주파수가 높을 수록 더 많은 정보를 전송할 수 있습니다. 하지만 16.8THz의 주파수로도 178Tb/s의 데이터 전송 속도는 사실 불가능합니다. 연구팀은 Geometric Shaping (GS) 방식으로 레이저 신호의 페이즈, 밝기, 편광 수준을 조절해 여러 신호가 서로 간섭 없이 전달되게 만들어 이런 신기록을 수립했습니다. 물론 새로운 기술이 항상 그렇듯이 바로 상용화가 가능한 것은 아닙니다. 특히 광섬유는 장거리 정보 전송이 가능해야 할 뿐 아니라 오류 없이 장시간 작동이 가능해야 합니다. 자꾸 에러가 생기거나 고장난다면 아무리 속도가 빨라도 무용지물입니다. 이 단계를 극복하고 경제성까지 갖춰 실용화 되는 경우는 사실 소수에 지나지 않습니다. 하지만 경쟁적으로 Tb 급 대역폭을 지닌 광통신 기술이 개발되고 있어 테라바이트 급 정보도 순식간에 전송할 수 있는 시대가 올 것은 분명합니다. 과거 전화선을 이용한 56K 모뎀에서 지금의 광섬유 기반 초고속 인터넷이 온 것처럼 속도는 계속 빨라질 수밖에 없기 때문입니다...

자세한 내용 보기

코로나 19 감염 위험성이 큰 동물은?

( A new genomic study ranks the potential of the SARS-CoV-2 spike protein to bind to the ACE2 receptor site in 410 vertebrate animals. Old World primates and great apes, which have identical amino acids at the binding site as humans, are predicted to have a very high propensity for binding ACE2 and are likely susceptible to SARS-CoV-2 infection. Credit: Matt Verdolivo/UC Davis ) 코로나 19를 일으키는 SARS-CoV-2는 사스 및 메르스와 마찬가지로 박쥐를 자연 숙주로 삼는 베타 코로나바이러스 계통입니다. 따라서 본래 박쥐에 살던 바이러스가 중간 단계를 거쳐 사람으로 넘어온 것으로 추정됩니다. 그런데 이 이야기는 SARS-CoV-2 역시 사람에만 감염되는 것이 아니라 종을 넘어 다른 포유류나 조류, 혹은 척추동물에 감염될 수 있음을 시사합니다. 코로나 바이러스가 침투하는 경로인 ACE2 수용체는 다른 척추동물에서도 볼 수 있기 때문입니다. 다만 SARS-CoV-2와 ACE2 수용체의 결합 수준은 동물마다 큰 차이가 있어 감염 위험도는 모두 다를 수밖에 없습니다. 캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스 (UC Davis)의 조안나 다마스 (Joana Damas)와 그 동료들은 410종의 척추동물에서 ACE2 수용체 유전자를 조사해 코로나 19 감염 위험도를 조사했습니다. 연구팀에 따르면 ACE2 수용체 전체가 아니라 25개의 아미노산 배열이 특히 결합력에 큰 영향을 미쳐 감염 가능성을 결정합니다. 연구 결과 쉽게 예상할 수 있듯이 사람과 가까운 침팬치, 고릴라, 보노보...

자세한 내용 보기

고든의 블로그 구글 분점

이 블로그 검색