바이오인

3D 바이오 프린팅 연구동향

한양대학교 김동립 교수, 전예일 박사과정

1. 개요

제조 방식의 혁신을 가져올 수 있는 3D 프린팅은 4차 산업혁명을 이끌 유망기술 중 하나로 주목받으며 다양한 분야에서 관련 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 바이오/의료 분야에서도 인공조직 및 인공장기 제작을 위한 3D 바이오 프린팅에 대한 관심이 높아지고 있다. 3D 바이오 프린팅은 3D 프린팅 기술과 생명공학이 융합된 개념으로, 이를 이용하여 살아있는 세포를 원하는 형상으로 쌓아 올려 조직, 장기를 제작할 수 있다. 기본적인 출력 방식은 일반 3D 프린팅과 동일하나, 3D 바이오 프린팅은 살아있는 세포를 출력하기 위해 생체적합성을 갖는 고분자, 생체 재료 등을 기본 소재로 사용한다는 차이점이 있다. 3D 바이오 프린팅 기법으로는 작은 크기의 방울로 재료를 분사하여 출력하는 잉크젯(Inkjet) 방식, 일정 점도 이상의 재료를 공압이나 피스톤으로 밀어내는 미세 압출(Micro-extrusion) 방식, 그리고 광 경화성 수지 표면에 광원을 조사하는 광 조형 방식이 있다. 잉크젯 방식은 출력 속도가 빠르고, 적은 비용이 장점이 될 수 있겠지만, 열응력에 의한 세포가 손상될 위험이 있다. 미세 압출 방식은 세포를 고밀도로 적층할 수 있어 다양한 형상 제작이 가능하다는 장점이 있어 가장 널리 사용되고 있지만, 프린팅 정밀도와 속도를 보다 향상시키는 것이 필요하다. 광 조형 방식은 노즐에서의 세포 막힘 현상이 없을 뿐만 아니라 정교한 프린팅이 가능하다는 장점을 가지고 있지만, 느린 출력 속도를 개선하고, 광 조형을 위한 소재와 세포간의 적합성을 향상시키는 것이 필요하다.

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