초록 ▼

□ 연구개요
생체조직 모사를 위해 다종 바이오잉크 동시프린팅 기법을 확립하고, 미세유체소자에 패터닝된 미세구조물에 3D세포-수화젤을 프린팅하여 미세모듈어레이를 일체화시킨 소자를 제작함으로써, 하나의 칩 위에 구축된 생체환경모사 미세모듈어레이에서 다조건 약물평가를 수행할 수 있는 동적 공배양 및 세포 활동 연구 플랫폼의 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도]
목표: 3D세포-수화젤 미세모듈어레이 제작을 위한 다종 바이오잉크 동시프린팅 기술 개발
결과: 모세관다발형 노즐 가공 기술을 확보하고 미세

□ 연구개요
생체조직 모사를 위해 다종 바이오잉크 동시프린팅 기법을 확립하고, 미세유체소자에 패터닝된 미세구조물에 3D세포-수화젤을 프린팅하여 미세모듈어레이를 일체화시킨 소자를 제작함으로써, 하나의 칩 위에 구축된 생체환경모사 미세모듈어레이에서 다조건 약물평가를 수행할 수 있는 동적 공배양 및 세포 활동 연구 플랫폼의 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
[1차년도]
목표: 3D세포-수화젤 미세모듈어레이 제작을 위한 다종 바이오잉크 동시프린팅 기술 개발
결과: 모세관다발형 노즐 가공 기술을 확보하고 미세압출식 바이오프린터에 결합함으로써 개별적으로 제어 가능한 다종 바이오잉크 동시프린팅 시스템을 개발하였음. 유방암 환경 모사를 위한 바이오잉크를 개발하고 프린팅 조건을 확립하였음.

[2차년도]
목표: 3D세포-수화젤 미세모듈어레이가 프린트된 일체형 미세유체소자 개발 및 동적 배양환경 조성
결과: 바이오프린팅된 미세모듈을 포획 가능한 미세구조 지지체를 제작하고, 미세모듈어레이가 인터페이싱된 일체형 미세유체소자 제작 기술을 확립하였음. 또한 소자내 유동특성 및 유방암세포의 동적배양 특성을 확인하였음.

[3차년도]
목표: 3D세포-수화젤 미세모듈어레이를 이용한 동적 공배양 환경 조성 및 약물평가 기술 개발
결과: 다종의 세포로 이루어진 공배양 미세모듈어레이를 제작하여 동적 공배양 환경을 구현하였음. 다중 약물조건 처리환경을 구현하고 약물 종류에 따른 약물독성 평가를 수행하였음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
기술적 측면:
(1) 바이오프린팅 기반 기술 및 체외 3D세포배양 모듈 제작 기술 확보
(2) 미세구조 패터닝 기술과 바이오프린팅 기술의 융합을 통한 미세구조 기반 바이오 잉크 포획 기술 확보로 바이오프린팅 효율 및 해상도 향상
(3) 재현성 및 자동화 가능성이 확보된 일체형 생체환경모사 랩온어칩 스크리닝 플랫폼 기술 확보

경제·사회·산업적 측면:
(1) 한 소자 내 동시 다중 바이오마커 스크리닝 및 약물 평가 기술 확보를 통한 환자 맞춤형 진단기술의 발달에 따른 개인맞춤형 의료 기술의 진보
(2) 전임상시험 모델의 인체환경 모사도 상승에 따른 신약개발 비용 절감 및 분야 진입장벽 하락에 의한 관련 산업 활성화
(3) 차세대 바이오산업 방면의 국가 경쟁력 향상
(4) 유방암으로 인한 사회적, 경제적 손실 방지

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 중견연구 과제수행에 따른 후속연구 진행의 필요성 ... 4
• 나. 생체환경 모사를 위한 향상된 바이오프린팅 기술의 필요성 ... 4
• 다. 재현성 확보를 위한 일체형 미세유체소자 제작의 필요성 ... 4
• 라. 유방암 조직 환경이 모사된 공배양 모델 개발의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 개별적으로 제어 가능한 모세관다발 노즐 기반 다종 바이오잉크 동시프린팅 시스템 개발 ... 5
• 2.2. 유방암 환경 모사를 위한 바이오잉크의 개발 및 프린팅 조건 확립 ... 6
• 2.3. 생체환경모사 3D세포-수화젤 미세모듈 어레이화를 위한 프린팅 조건 확립 ... 6
• 2.4. 미세모듈어레이에 유동환경 인터페이싱이 가능한 일체형 미세유체소자의 개발 ... 8
• 2.5. 미세모듈어레이가 인터페이싱된 일체형 미세유체소자 내 유동특성 평가 ... 9
• 2.6. 미세모듈어레이 내 유방암 세포의 동적배양 및 세포활성 평가 ... 9
• 2.7. 3D세포-수화젤 미세모듈어레이가 결합된 미세유체소자에서 다중 약물 조건 처리환경 구현 ... 10
• 2.8. 다종의 세포로 이루어진 공배양 미세모듈어레이에서 세포간 상호작용 및 생물학적 특성 평가 ... 11
• 2.9. 유방암조직 환경 모사 3D세포-수화젤 미세모듈어레이에서의 약물독성 평가 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 1) 바이오프린팅 기반 기술 및 체외 3D세포배양 모듈 제작 기술 확보 ... 18
• 2) 미세구조 패터닝과 바이오프린팅의 융합을 통한 미세구조 기반 바이오잉크 포획 기술 확보 ... 18
• 3) 제작 공정 기계화를 통한 생체환경모사 유동배양 및 스크리닝 플랫폼 원천기술 확보 ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 가. 활용분야 및 활용방안 ... 18
• 나. 추가연구의 필요성 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 42