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Home > Research > Cell Printing |
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| 조직재생을 가속화시키기 위하여, 뼈, 신장, 간 등과 같은 실제 장기와 비슷한 구조를 가지도록 3차원으로 디자인한 틀에 바이오잉크 노즐에서 다른 종류의 세포와 세포의 성장인자, 바이오인공지지체 같은 성분이 3차원의 틀 모양대로 빠르게 분사, 주입되어 빠른 시간 내에 만들어짐. 이렇게 제작된 인공장기를 몸에 이식하면, 주입된 세포는 배양되어 조직으로 자라고, 바이오인공지지체는 효소에 의해 분해되어 없어지며 그 자리는 주변 조직이 재생/성장하여 실제의 장기 조직과 유사하게 채워짐. |
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Cell printing using a rapid 3D tissue/organ printing system.
From http://ims.postech.ac.kr
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Organ-on-a-chip 개발: 칩 위에 여러 가지 인간의 장기를 마이크로 규모의 모형- 비장, 폐, 골 수, 근육, 심장 및 다른 조직-을 세워 물질대사 과정의 효과를 테스트하기 위해 간단한‘칩 위의 장기’를 제작하는 기술을 개발함. |
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약물 및 치료 연구에 대한 모델에도 Organ-on-a-chip 기술과 마이크로 장치에 여러 장기를 결합시킬 수 있음. |
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실제 장기와 유사한 구조양식을 가지도록 여러 가지 유형의 다중 세포를 CAD 기반으로 3D 조직 프린팅을 하는 생체공학 기술을 사용하며, 3D 프린팅 방법으로 조직의 기능성에 가변성이 적도록 하였으며, 조직의 조직화와 생존력 및 기능을 향상시키도록 장기 특이 스캐폴드 겔을 바이오잉크로 사용함. |
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세포 및 세포 기질 상호 작용을 촉진하는 3D의 생체모방 마이크로환경을 제공. |
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이 기술은 재현성이 높은 구조양식과 설계로 조직의 스캐폴드를 구축하고, 정밀하게 제어되는 컴퓨터 기반으로 제조한 스캐폴드는 정밀성과 재현성이 높게 됨. |
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세포를 제거한 간, 신장, 심장 스캐폴드를 써서 세포 생존율과 기능을 강화하기 위한 특정 소재로 사용될 수 있음. |
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세포외 기질에 필수적인 신호 분자, 세포 생존력, 기능에 대한 중요한 성장 요소를 제공하는 3개의 조직 시스템을 간, 신장, 심장 근육에 적용. |
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생체 환경을 모사하여 생체 환경 및 물질 전달 체계가 미리 설계된 조직/장기를 3차원 제작하여 조직/장기를 재생함. |
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전산화된 바이오프린팅(CBP) 기술을 이용한 3D organoid 구조 제작:
이 연구는 생물학적 과정들을 조사하고 치료 방법을 개발하기 위하여 장기 프린팅 기술로 생체모사 마이크로환경 조직 구조물을 얻기 위한 것임. 3D organoid 구조는 3D CAD 모델을 만든 후 미리 설계된 생체모방 구조양식에 세포를 넣는 방식으로 제작함. 3D CAD 모델은 분해공학(리버스 엔지니어링) CT, MRI 또는 조직학 이미지로 얻을 수 있음. 생체모방 구조는 3D 구조양식의 특성과 CAD 모델로 얻은 대상 장기의 마이크로유체 환경의 특성을 고려하여 설계할 것임. |
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Organoid 구조는 세포를 혼합한 하이드로겔과 합성 고분자의 동시 패터닝에 의해 제작할 것임. 하이드로겔 패터닝은 세포 증식과 분화를 위해 3D 생물 환경하에서 수행함. 자체 개발한 CBP 시스템을 써서 세포를 포함하는 4 가지 다른 생체물질로 3D 혼성 구조를 제작할 수 있음. |
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PCL(Polycaprolactone)과 젤라틴을 쓴 세포 전달 물질을 organoid 구조 제 작에 사용할 것임. 세포 전달 물질은 인공 세포외 기질 환경을 만들기 위하여 젤라틴과 천연 고분자(피브리노겐, 알지내이트, 세포외 기질 추출 겔)를 혼합하여 제조함. |
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3D 구조는 2D 패턴의 다중적층 양식으로 얻을 수 있음. 트롬빈과 염화칼슘 같은 교차물질을 3D 구조 안으로 넣어 천연 고분자가 겔을 형성하도록 하며, 최종 organoid 구조는 37 ℃의 세포배양배지에서 젤라틴을 녹여 제거하여 얻음. |
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마이크로유체 칩의 마이크로제작에는 소프트 리소그래피를 사용하는데, 마이크로 장기가 집적된 칩 어셈블리를 만드는 데 사용함. 소프트 리소그래피는 마이크로유체 칩 구조의 광패터닝과 실리콘 고무 복제의 과정을 거침. 마이크로 장기 프린팅과 마이크로유체 시스템의 통합에는 컴퓨터 제어에 의해 마이크로 칩 복제품 위에 위치 선정 및 유리 기판에 결합시키고 직접 프린팅 하므로 정확도가 높을 것으로 예상됨. |
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카세트-기반 플랫폼은 조직 구조물을 바이오프린팅 하는 1 cm2 표면적과 5 mm 깊이의 공간 내에 맞도록 디자인 함. 카세트는 매질의 유속과 조직의 대사 활성을 측정하는 데 쓰는 구조물로부터 흘러나오는 것을 수집하는 능력을 제어할 수 있는 마이크로유체 용량을 가짐. |
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