초고속 바이오 3D 프린팅 가능할까?

 (A machine dips into a shallow vat of translucent yellow goo and pulls out what becomes a life-sized hand. But the seven-second video, which is sped-up from 19 minutes, is real. Credit: University at Buffalo)

 바이오 3D 프린터 기술은 복잡한 3차원 구조를 지닌 인체 장기나 조직을 만들 수 있는 미래의 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 실제 장기나 조직을 만들기에는 아직 넘어야할 기술적 장벽들이 많습니다. 벽돌, 철근, 유리, 시멘트 등을 대충 모아 둔다고 해서 건물이 되는 것이 아닌 것처럼 인체 조직과 장기도 매우 복잡하고 정교한 3차원 구조를 지니고 있어 서로 다른 세포와 결합조직 대체물을 사용해서 혈관, 신경, 근육, 연골 등을 만들어 내야 합니다. 

 이런 미세 구조를 만들기에 앞서 세포가 포함되어 있거나 혹은 당장 포함되어 있지 않더라도 실제 세포가 잘 자랄 수 있는 바이오겔을 사용하는데, 끈적하고 열에 약한 바이오겔을 3D 프린터로 출력하면 상당히 오랜 시간이 걸린다는 문제점이 있었습니다. 

 버팔로 대학 루강 자오 교수(Ruogang Zhao, Ph.D., associate professor of biomedical engineering)의 연구팀은 기존의 방식보다 10-50배 정도 빠른 속도로 빛을 이용해 적층하는 SLA (stereolithography) 방식의 바이오 3D 프린터를 선보였습니다. 연구팀이 개발한 3D 프린터는 실제 세포를 담은 바이오 잉크는 아니지만, 조직이 자랄 수 있는 생체적합형 하이드로겔 (Biocompatible Hydrogel)을 이용해 실제 손 크기의 결과물을 불과 19분 만에 출력할 수 있습니다. 

 연구팀은 이 방법이 기존의 3D 프린팅 방법보다 훨씬 빠른 시간 내에 결과물을 얻을 수 있어 세포에 주는 스트레스가 훨씬 적을 것이라고 주장했습니다. 또 혈관 구조를 포함해 출력할 수 있을 만큼 높은 해상도를 자랑합니다. 물론 실제 손은 뼈와 근육, 인대, 신경, 혈관 등 여러 가지 복잡한 구조를 지닌 만큼 이렇게 짧은 시간 내로 출력하거나 자라게 하기는 불가능하지만, 인체의 장기와 조직을 출력할 바이오 3D 프린터의 가능성에 한 발 더 가까이 다가간 연구로 생각됩니다. 

 참고 

 https://medicalxpress.com/news/2021-03-rapid-3d-method-3d-printed.html

 Nanditha Anandakrishnan et al, Fast Stereolithography Printing of Large‐Scale Biocompatible Hydrogel Models, Advanced Healthcare Materials (2021). DOI: 10.1002/adhm.202002103