초록 ▼

연구개요
본 연구의 목표는 다양한 분야의 연구자들이 활용할 수 있는 바이오 프린팅 재료 및 기술들을 개발하는 것이다. 구체적으로, 젤라틴 기반의 하이드로젤을 마이크로 스케일의 직경을 가지는 필라멘트(filament) 형태로 제작하고 jamming(vacuum filtration을 통해 주변의 물을 제거하는 과정)하여 바이오 프린팅의 supporting bath로 사용가능하다는 것을 보여주었다. 또한 jamming이 된 하이드로젤 필라멘트에 잉크 하이드로젤을 프린팅하고, 하이드로젤 필라멘트를 안정화시킨 후에, 잉크 하이드로젤을

연구개요
본 연구의 목표는 다양한 분야의 연구자들이 활용할 수 있는 바이오 프린팅 재료 및 기술들을 개발하는 것이다. 구체적으로, 젤라틴 기반의 하이드로젤을 마이크로 스케일의 직경을 가지는 필라멘트(filament) 형태로 제작하고 jamming(vacuum filtration을 통해 주변의 물을 제거하는 과정)하여 바이오 프린팅의 supporting bath로 사용가능하다는 것을 보여주었다. 또한 jamming이 된 하이드로젤 필라멘트에 잉크 하이드로젤을 프린팅하고, 하이드로젤 필라멘트를 안정화시킨 후에, 잉크 하이드로젤을 제거하여 혈관을 모사하는 미세유체 채널을 제작하였다. 추가적인 연구에서 jamming이 된 하이드로젤 필라멘트와 미세유체 채널에 각각 섬유아세포와 혈관내피 세포를 배양하여 3차원 혈관을 모사하는 연구를 진행할 예정이다.

연구 목표대비 연구결과
1 분기에는 젤라틴 기반의 하이드로젤을 제작하고, microgel을 제작하는 것이 목표였다. 연구에서 norbornene이 modify된 젤라틴을 합성하여 하이드로젤을 제작하였으며, microgel 대신에 하이드로젤 필라멘트를 제작하였다. 미세유체 칩을 활용하여 microgel을 제작하는 과정은 복잡하고 시간이 많이 소요되었다. 하지만 하이드로젤 필라멘트는 상대적으로 빠르게 제작할 수 있었고, 제작 과정이 간단했기 때문에, 바이오 프린팅 재료로 사용하기 용이했다.
2 분기에는 jammed microgel을 안정화 시키는 기술을 확립하고, jammed microgel의 물성을 분석하는 것이 목표였다. Dithiol crosslinker와 photo initiator를 하이드로젤 필라멘트를 jamming할 때 더해주고 나중에 빛을 조사하는 방식을 통하여, jamming이 된 하이드로젤 필라멘트를 안정화시키는 것이 가능하였다. 또한 물성분석을 통해 jamming이 된 하이드로젤 필라멘트가 바이오 프린팅에 필요한 shear thinning, self healing 성질을 갖고 있다는 것을 확인하였다.
3 분기에는 gel in gel printing 기술 확립, jammed microgel 안정화 기술 확립, 마이크로 채널 제작 기술 간소화를 목표로 하였다. 잉크 하이드로젤을 jamming이 된 하이드로젤 필라멘트에 프린팅할 수 있었으며, 하이드로젤을 jamming 할 때 dithiol crosslinker와 photo initiator를 더해주었기 때문에, 프린팅이 끝나고 빛을 조사하여 하이드로젤 필라멘트를 안정화할 수 있었다. 그리고 프린팅된 잉크를 제거하여 마이크로 채널을 제작하였다.
4 분기에는 supporting bath에 섬유아세포를 배양하고, 마이크로 채널을 제작하고, 혈관내피세포를 배양하여 3차원 혈관을 모사하는 것을 목표로 하였다. 현재 섬유아세포를 aggregate 형태로 만드는 기술을 확립하고 있으며, 하이드로젤 필라멘트에 섬유아세포를 aggregate 형태로 포함하려고 계획하고 있다. 그 후, 마이크로 채널을 제작하고, 마이크로 채널에 혈관내피세포를 배양하여 3차원 혈관을 모사할 계획이다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 사용한 하이드로젤 필라멘트는 jamming해서 바이오 프린팅에 사용하는 다른 하이드로젤 형태보다 상대적으로 제작 방법이 간단하다. 또한 젤라틴은 가격이 상대적으로 저렴하면서, 생체 친화적이다. 따라서 바이오 프린팅을 필요로 하는 다른 분야의 연구자들이 재료를 합성하고 3D 프린터를 작동할 수 있는 기술만 확보한다면, 젤라틴 기반의 하이드로젤 필라멘트를 바이오 프린팅 재료로 활용할 수 있을 것으로 생각한다. 그 외에 연구에서 사용한 기술들도 여러 연구자들이 바이오 프린팅에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
4 분기에 목표했던 3차원 혈관 모사 연구는 구체적인 계획을 바탕으로 빠르게 진행할 계획이다.
추후에, jamming이 된 하이드로젤 필라멘트를 바이오 프린팅에서 잉크로 사용하는 연구나 3차원 혈관 모사 마이크로 채널에서 이동하는 면역세포나 암세포를 분석하는 연구를 진행하는 것을 고려중이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구개발의 목적 ... 4
• (2) 연구개발의 필요성 ... 4
• (3) 연구자가 수행하고자 했던 가설 및 최종목표 ... 4
• (4) 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• (1) 이론적·실험적 접근 방법 ... 5
• (2) 연구개발과제 수행 과정 및 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• (1) 연구결과의 의미 및 중요성 ... 13
• (2) 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• (1) 성과 관리 추진체계 ... 14
• (2) 예상되는 연구개발성과의 활용분야 및 활용방안 ... 14
• (3) 추가연구의 필요성 ... 14
• (4) 타 연구에의 응용, 기업화 추진방안, 기술이전 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 20