"인공장기 뚝딱" 3D 프린터…해상도 높이고 발열 낮추고

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 기존 대비 출력 해상도는 높이고 발열은 낮춘 바이오프린팅 기술을 개발했다. 바이오프린팅은 세포·하이드로젤 등을 잉크 삼아 인공 장기를 3D 출력하는 기술이다.

8일 KIST에 따르면 이병철 바이오닉스연구센터 박사팀은 전자재료연구센터, 고려대 연구진과 공동으로 압전물질 'PMN-PZT'를 활용해 바이오잉크용 잉크젯 프린트 헤드를 만들었다. 압전물질은 납마그네슘니오베이트-납지르코네이트타이타네이트 등 기계적 압력을 가하면 전극을 띠는 물질이다.

헤드 두께가 얇아졌지만 고성능을 유지해 여러 위치서도 바이오잉크를 고해상도로 분사할 수 있다. 300마이크로미터(μm, 1000분의 1밀리미터) 간격으로 배치된 16개의 잉크 토출부를 각각 조절할 수 있어 기존 대비 구동 효율을 16배 높였다.

기존 프린터는 주사기를 닮은 단순한 형태여서 뇌, 폐, 심장 등 인공장기를 제작하는 데 오랜 시간이 걸렸다. 이런 생산성 문제를 극복할 수 있다.

또 프린터 작동으로 인한 발열을 낮춰 바이오잉크의 열 변성을 최소화했다.

실험 결과 연구팀은 하이드로젤 잉크를 기존 대비 2분의 1 수준인 직경 32μm 크기로 출력하는 데 성공했다. 출력 속도는 초속 1.2 m로 약 60배 빨라졌다. 발열도 73.4% 줄여 출력 시 온도 상승을 3.2도 이내로 유지할 수 있었다.

이번 프린트 헤드는 인공장기 이식, 약물 독성 평가용 오가노이드에 활용될 수 있다. 오가노이드는 육편 일부만 구현된 미니 장기 개념이다.

또 동작 온도가 30도 이하로 유지되는 만큼 온도에 민감한 의료 전자재료나 부품 등 제작에까지 적용될 것으로 기대된다.

이병철 KIST 박사는 "젤라틴 등 다양한 바이오잉크를 시도해 실제 이식 및 독성 평가가 가능한 장기를 만드는 3D 바이오프린터를 상용화할 계획"이라고 밝혔다.

본 연구는 국제 학술지 '센서스 앤 액츄에이터즈 B: 케미컬'에 올해 6월 온라인 게재됐다.

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