초록 ▼

□연구개요
현재 바이오프린팅 소재로 Poly(lactic-co-glycolic acid)(PLGA)가 각광 받고 있음. 그러나 기존 프린팅 방식은 PLGA의 과도하고 불균일한 체 내 분해를 야기함으로, 임상 적용에 부적합함. 따라서 본 연구에서는 ’임상적용이 가능한 Fused Deposition Modeling(FDM) 방식 3D 바이오 프린터용 유연 PLGA 필라멘트의 개발 및 이의 제작을 위한 연신 공정 시스템의 개발’을 목표로 함. 세부 연구 내용은 다음과 같음.
1. 연신을 통하여 PLGA 유연 필라멘트의 제작 가

□연구개요
현재 바이오프린팅 소재로 Poly(lactic-co-glycolic acid)(PLGA)가 각광 받고 있음. 그러나 기존 프린팅 방식은 PLGA의 과도하고 불균일한 체 내 분해를 야기함으로, 임상 적용에 부적합함. 따라서 본 연구에서는 ’임상적용이 가능한 Fused Deposition Modeling(FDM) 방식 3D 바이오 프린터용 유연 PLGA 필라멘트의 개발 및 이의 제작을 위한 연신 공정 시스템의 개발’을 목표로 함. 세부 연구 내용은 다음과 같음.
1. 연신을 통하여 PLGA 유연 필라멘트의 제작 가능성 확인 및 연신 공정 변수의 변화에 따른 PLGA 유연성 변화 분석.
2. FDM 방식 바이오 프린터를 활용하여 제작된 PLGA 유연 필라멘트의 3차원 프린팅 특성 분석.
3. 균일한 필라멘트를 효율적으로 제작하기 위한 최적의 PLGA 연신 방안을 모색하고, 이를 위한 필라멘트 제작 시스템의 설계 및 제작.
4. PLGA 유연 필라멘트의 바이오 활용 가능성을 확인하기 위해, 이식용 PLGA 구조체를 제작하고 이의 세포 안정성 평가.

□연구 목표대비 연구결과
본 연구진은 모든 연구 목표를 성공적으로 수행하여, 임상적용이 가능한 FDM 방식 3D 바이오프린터용 유연 PLGA 필라멘트 및 이를 위한 연신 공정시스템을 개발하였음. 상세 연구 목표 및 이의 수행 내용은 다음과 같음.
1. 연신을 통한 PLGA 유연화 가능성 검증
다방면적인 연구 사례 조사를 통해, 단일 축 냉 연신 공정을 PLGA 유연 필라멘트화 공정으로 활용하였음. 연신 공정 과정 중 연신율 및 연신 시 온도 조절을 주요 파라미터로 발굴하였음. 또한 이를 연신 시스템 설계에 반영하였음. 본 연신 공정을 통해 제작된 필라멘트는 상용 FDM 방식의 프린팅 공정에 활용하기에 충분한 유연성을 확보하였음.
2. PLGA 유연 필라멘트의 3차원 프린팅 특성 분석
FDM 방식 바이오 프린터를 활용하여, PLGA 유연 필라멘트의 프린팅 특성을 분석한 결과, 기존 상용 polylactide 와 유사한 3차원 구조체 제작능을 보여주었음.
3. 필라멘트 제작 시스템의 설계 및 제작
시스템 설계 시 공정 변수 조절 가능성 및 소형화를 주요 기준으로 설정하였음. 이에 따라 각 롤러의 구동 조건을 조절 가능한 소형화 연신 시스템을 제작하였음.
4. PLGA 유연 필라멘트를 활용하여 프린팅된 세포지지체의 세포 안정성 평가
본 연구를 통해 제낙된 PLGA 필라멘트를 프린팅하여, 3차원 구조의 세포지지체를 제작하였음. 본 지지체는 원료 대비 안정적인 생분해성을 보여 주었음. 또한 본 지지체에 세포가 접착하여 우수한 세포 생존율을 보여 주었으며, 기존 시린지 방식으로 제작된 지지체 대비 우수한 증식율을 보여 주었음.

□연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 의료 분야에서 다양하게 활용되는 PLGA 고분자를 바이오 프린팅에 접목이 가능한 기술 및 시스템을 개발하여 조직공학 및 재생의학 연구 개발의 범위를 확대했다는 것에 의미가 있음. 본 연구진은 개발된 기술로 제작한 PLGA 필라멘트는 프린팅에 적합한 물리적 특성을 가지며 재료의 고유한 성질을 가지고 있음을 다양한 실험을 통해 이를 증명하였음. 또한, PLGA 필라멘트를 기존에 상용화된 FDM식 3D 프린터에 적용하여 다양한 3차원 구조체 형상의 제작이 가능함을 확인하였음. PLGA 필라멘트를 활용한 골격체(scaffold) 제작 및 세포 배양 실험을 수행을 통해 제작된 골격체가 세포 생존율에 영향이 없음을 확인하여 조직공학 연구로의 활용 가능성을 확인하였음. 마지막으로, PLGA 필라멘트의 연신 시스템을 제작함으로 써 필라멘트의 안정적인 생산이 가능하고 장기간 프린팅 및 보관에 용이한 형태로의 필라멘트 생산이 가능함을 확인하였음. 따라서 본 연구의 이러한 연구개발결과를 통해 생체 적합재료인 PLGA의 재료적 성질 변화가 적은 바이오 프린팅 적용 방법을 제시하고 그 효과를 입증함으로써 이를 활용한 재생의학 치료 기술의 개발 범위를 크게 확대할 수 있을 것으로 기대함.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1-1. 본 연구 개발의 최종 목표 및 이의 연구 범위 ... 3
• 1-2. 본 연구개발의 필요성 ... 3
• 1-3. 본 연구개발의 가설 및 도출 근거 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 끝페이지 ... 15