설탕 3D 프린터로 장기 만든다?

목사탕 소재 설탕인 아이소말트로 복잡한 구조 형성한 다음 그것을 생체 조직 배양에 사용할 수 있어


자유형태 프린팅을 이용하면 이 심장 모형 같은 정교한 구조물을 만들 수 있다. / 사진:TRAVIS ROSS (BECKMAN INSTITUTE)

미국 일리노이대학 연구팀이 개발한 신형 3D 프린터는 설탕으로 복잡한 형태를 만들어 생체 조직 배양에 사용할 수 있다. 자유형태 프린팅(free-form printing)이라는 공정을 이용하는 이 프린터는 아이소말트를 소재로 정교한 구조를 형성한다. 목사탕을 만드는 데 쓰이는 설탕인 아이소말트는 기존의 적층가공 3D 프린팅으로는 만들 수 없다. 이 방법으로 형성된 수용성 골조는 의학연구·제조·의생물공학(biomedical engineering) 같은 분야에 다양하게 응용될 수 있다.

일리노이대학 암센터 소장인 로히트 바가바 바이오공학과 교수는 ‘어떤 형태를 만든 다음 그 위에 부드러운 소재로 패턴을 형성하거나 세포나 조직을 배양하고 나면 골조가 녹아내리는 멋진 방법’이라고 보도자료에서 밝혔다. ‘일례로 실험실에서 조직을 배양하거나 종양을 연구하는 데 응용할 수 있다. 세포는 대체로 납작한 접시에서 배양한다. 이 방법으로 세포의 몇몇 특성을 알 수는 있지만 어떤 시스템이 체내에서 실제로 어떻게 기능하는지를 살펴보는 썩 역동적인 방법은 아니다. 체내의 형태는 윤곽이 뚜렷이 잡혔으며 형태와 기능이 매우 밀접하게 연관됐다.’

이 장치와 자유형태 아이소말트 프린팅 과정은 학술지 ‘적층가공(Additive Manufacturing)’에 발표된 새 논문에 소개됐다. ‘자유형태’는 노즐이 사실상 공중에서 아이소말트를 ‘빨아들여’ 압출하자마자 거의 즉시 굳는다는 의미다.

그러나 설탕 기반 물질을 이용한 이런 식의 프린팅에는 여러 가지 어려움이 따른다. 이전의 시도에선 설탕이 타거나 결정화하는 문제가 종종 발생했다. 연구팀은 이런 문제를 방지하기 위해 그 물질이 특정 온도와 압력을 유지하도록 했다. 아울러 노즐의 직경과 이동 속도도 안정적으로 유지해 아이소말트가 굳은 뒤 비교적 튼튼한 구조를 이루도록 했다. 연구팀은 이 기술을 이용해 인체 조직을 처음부터 통째로 3D 프린트할 수 있는 날이 오리라 기대한다.

– 아리스토스 조지우 뉴스위크 기자