하이드로젤-나노섬유 기반 3D 프린트 복합 구조물 제작 및 응용에 관한 연구

Abstract

조직재생을 위한 조직공학 기법에서 Bio Material Scaffold를 제작하는 다양한 방법들이 연구되고 있다. 기존 세포 배양에서는 2D 배양이 이루어져 평면적인 세포들이 형성되고 세포 조직들의 이상 분포 현상이 발견된다. 이러한 현상을 줄이기 위한 방법으로 하이드로젤 3D 프린팅을 이용하여 3차원 스캐폴드를 제작하면 in vivo에서의 세포 생장을 모사할 수 있다. 하이드로젤 스캐폴드 제작에는 다양한 하이드로젤이 이용되는데, 본 연구에서는 이온성 결합으로 겔을 형성하는 타입의 알지네이트 재료를 사용한다. 알지네이트는 금속이온과 결합하여 가교, 수축되는 특성을 가지는 수용성 인상재료로 바이오프린팅 분야에서 활발하게 이용되고 있다. 3D 프린터를 이용한 구조물 제작 시, 알지네이트 하이드로젤만을 이용하여 적층하게 되면 새깅(sagging)현상을 고려하여야 한다. 세포배양을 위한 구조물로써 세포생장에 필요한 물질전달에 용이한 형상을 구현하기 위해 본 연구에서는 전기 방사된 나노섬유를 이용하였다. 생체적합한 물질인 Polycaprolactone을 재료로한 전기방사 방법을 통해 나노섬유형태로 하이드로젤 프린팅 과정에 끼워 넣어 복합 구조물을 제작한다. 하이드로젤과 전기 방사된 나노섬유를 이용한 복합 구조물 제작을 통해 나노섬유가 하이드로젤의 과도한 수축을 방지하여 외형적 형상을 정교하게 구현할 수 있는 가능성과 세포 생장에 있어 물질전달을 위한 구조물의 내부 통로 형상을 구현할 수 있는 가능성, 또한 타깃 조직과 유사한 기계적 물성의 최적화를 기대할 수 있다.