혁신적인 고속 3D 바이오 프린터, 약물 발견의 게임 체인저로 극찬

멜버른 대학의 생물의학 엔지니어들이 3D 프린팅 시스템 또는 바이오 프린터를 발명했습니다. 이 시스템은 연골과 뼈와 같은 단단한 재료부터 부드러운 뇌 조직까지 인체의 다양한 조직을 면밀히 모방한 구조물을 제작할 수 있습니다.

이 최첨단 기술은 암 연구자들에게 특정 장기와 조직을 복제하기 위한 고급 도구를 제공하여 새로운 약물 치료법을 예측하고 개발할 수 있는 잠재력을 크게 향상시킵니다. 이는 동물 실험의 필요성을 줄임으로써 보다 진보적이고 윤리적인 약물 발견의 길을 열 것입니다.

멜버른 대학교의 Collins BioMicrosystems 연구실 책임자인 데이비드 콜린스 부교수는 "인쇄 속도를 크게 개선하는 것 외에도, 저희의 접근 방식은 인쇄된 조직 내에서 어느 정도 세포 위치를 지정할 수 있게 해줍니다. 잘못된 세포 위치는 대부분의 3D 바이오 프린터가 인간 조직을 정확하게 나타내는 구조를 생산하지 못하는 큰 이유입니다.

"자동차가 제대로 작동하려면 기계 구성품을 정확하게 배열해야 하듯이, 우리 조직의 세포도 올바르게 구성되어야 합니다. 현재의 3D 바이오 프린터는 세포가 가이드 없이 자연스럽게 정렬되는 데 의존하는데, 이는 상당한 한계를 나타냅니다.

"반면에 저희 시스템은 진동하는 거품에 의해 생성된 음향파를 사용하여 3D 인쇄 구조 내에서 세포를 배치합니다. 이 방법은 세포가 인체에서 발견되는 복잡한 조직으로 발달하는 데 필요한 선두를 제공합니다."

대부분의 상업적으로 이용 가능한 3D 바이오 프린터는 여러 가지 과제를 안고 있는 느린 층별 제조 방식에 의존합니다. 이 방법은 완성하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있으며, 인쇄 과정에서 살아있는 세포의 생존 가능성을 위협합니다. 또한, 인쇄가 끝나면 세포 구조를 분석 및 이미징을 위해 표준 실험실 플레이트로 조심스럽게 옮겨야 합니다. 이는 이러한 연약한 구조의 무결성을 손상시킬 위험이 있는 섬세한 단계입니다.

멜버른 대학 연구팀은 기존의 공정을 뒤집어서 정교한 광학 기반 시스템을 개발하고, 기존의 계층적 접근 방식이 필요 없게 했습니다.

이 혁신적인 기술은 진동하는 거품을 사용하여 단 몇 초 만에 세포 구조를 3D로 인쇄하는데, 이는 기존 방법보다 약 350배 빠르며 연구자들은 이를 통해 세포 분해능으로 인체 조직을 정확하게 복제할 수 있습니다.

3D 프린팅 시간을 획기적으로 줄이고 표준 실험실 플레이트에 직접 프린팅함으로써 팀은 물리적인 취급의 필요성을 없애는 동시에 세포 생존율을 크게 높일 수 있었습니다. 인쇄된 구조가 프로세스 내내 손상되지 않고 무균 상태를 유지하도록 보장합니다.

이 연구의 주저자인 박사과정 학생 캘럼 비들러는 이 획기적인 기술이 이미 의학 연구 분야에서 큰 관심을 불러일으키고 있다고 말했습니다.

"생물학자들은 바이오 프린팅의 엄청난 잠재력을 인식하지만, 지금까지는 매우 낮은 출력의 응용 분야에만 국한되었습니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 이 격차를 해소하기 위해 기술을 개발하여 속도, 정밀도, 일관성에서 상당한 발전을 이루었습니다. 이는 실험실 연구와 임상 응용 프로그램 간에 중요한 교량을 만듭니다.

"지금까지 우리는 Peter MacCallum 암 센터, Harvard Medical School, Sloan Kettering 암 센터를 포함한 기관의 약 60명의 연구자들과 교류했으며, 피드백은 압도적으로 긍정적이었습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241101123841.htm