박테리아 셀룰로오스를 3D 프린팅할 수 있는 기술개발
- 나노셀룰로오스 기반 인공장기 제작 등 의료 분야 활용 기대 -
□ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 현진호 교수 연구팀(서울대)이 박테리아 셀룰로오스*를 3차원 방식으로 인쇄하는 기술을 개발했다고 밝혔다
* 박테리아 셀룰로오스 : 박테리아 세포벽의 중요 성분을 구성하는 섬유소
□ 박테리아 셀룰로오스는 생체적합성이 우수해, 생체재료로서의 활용이 기대되고 있다. 그러나 박테리아가 셀룰로오스 나노섬유를 생합성*하기 위해서는 산소를 필요로 하기 때문에 생산되는 셀룰로오스 나노섬유는 공기의 영향을 절대적으로 받는다.
* 생합성(biosynthesis, 生合成) : 생물체의 몸 안에서 세포 작용으로 유기물질을 합성
ㅇ 일반적으로 배양액을 용기에 넣어 생합성을 하기 때문에 공기와 접하는 배양액 표면에서 매트(matt) 형태의 나노셀룰로오스 구조체만이 제조돼 왔다. 셀룰로오스 나노섬유가 다양한 분야에 응용되기 위해서는 이런 매트 형태의 제한성을 극복할 수 있는 기술개발이 필요하다.
□ 이러한 배경에서 연구팀은 박테리아를 함유한 잉크를 고체 매트릭스 내부에 투입해 3차원 방식으로 인쇄하는 ‘고체 매트릭스 기반 3차원 인쇄기술’(Solid-matrix assisted 3D printing, SMAP)을 개발했다.
ㅇ 소수 유동성이 있는 고체 매트릭스 내부에 박테리아를 함유하는 잉크를 프린팅하고 박테리아 셀룰로오스 생합성을 유도해 기존 형태학적 제약이 많았던 박테리아 셀룰로오스의 한계를 극복했다.
ㅇ 이번에 개발된 3차원 방식의 인쇄 기술은 베드(bed) 위에서 이뤄지는 기존 프린팅 방식과는 달리, 고체 입자 내부에서 이뤄져 잉크의 전 방향에서 산소가 공급될 수 있다. 따라서 박테리아 셀룰로오스가 인쇄된 잉크의 전 방향에서 생합성되기 때문에 속이 빈 도관을 제조하는 것이 용이하다. 이는 생체 친화적인 재료로 인공혈관 및 신경도관 등의 조직공학 용도로도 활용 가능하다.
□ 현진호 교수는 “이 연구는 3D 프린터를 이용해 박테리아 함유 잉크를 고체 매트릭스 내부에 인쇄해 박테리아 셀룰로오스의 형태를 다양화하는 기술”이라며, “기존의 박테리아 셀룰로오스 하이드로젤이 가지는 형태학적 한계를 극복함으로써 의료 및 환경 분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 밝혔다.
ㅇ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(개인연구) 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 10월 11일자로 게재됐다.
※ 논문명 : Solid matrix-assisted printing for three-dimensional structuring of a viscoelastic medium surface
※ 저자명 : 현진호 교수(교신저자/서울대학교), 신성철(제1저자/서울대학교),
곽호정 (제2저자/서울대학교), 신동혁(제2저자/서울대학교)
