달걀 흰자에서 바이오잉크를 만들어 복잡한 조직을 3D로 프린팅한다.

연구자들은 조직 공학을 위한 새로운 자연에서 영감을 받은 바이오잉크를 만들었다.

캘리포니아에 있는 테라사키 연구소는 놀라운 성분인 달걀 흰자의 잠재력을 밝혀냈다. 그들은 일반적인 달걀 흰자를 달걀 흰자 메타크릴로일(EWMA)이라는 최첨단 물질로 바꾸었다.

조직 공학은 부상을 치료하거나 손상된 장기를 대체하기 위해 복잡한 장기를 설계하기 위해 인체에서 발견되는 것과 유사한 새로운 조직을 생산하는 과정이다. 바이오잉크는 복잡한 인공 조직을 층층이 생산할 수 있기 때문에 3D 프린팅에서 중요하다.

천연 또는 합성 물질로 구성된 바이오잉크는 살아있는 세포가 3D 인쇄 구조 내에서 부착, 증식 및 특화될 수 있는 지원 환경을 제공한다.

이러한 복잡한 구조는 실제 조직을 모방하므로 의학 연구를 발전시키고, 새로운 약물을 생산하고, 궁극적으로 미래에 장기 이식을 가능하게 할 수 있는 잠재력이 있다.

바이오잉크 형성

이 공정은 일반적인 달걀 흰자를 3D 바이오 프린팅에 적합한 특수 소재로 변환하는 것을 포함한다.

달걀 흰자는 대부분 단백질로 구성되어 있다. 연구팀은 이러한 단백질의 구조에 메타크릴로일기를 삽입하여 화학적으로 변형했다. 이 공정을 메타크릴로일화라고 한다. 변형된 달걀 흰자는 바이오잉크로 제형화된다.

이 바이오잉크가 빛에 노출되면 메타크릴로일기가 반응하여 강력한 가교 결합이 생성된다. 이러한 가교 결합은 젤과 같은 구조를 형성하여 바이오잉크를 3D 모양으로 응고시킨다.

"이 EWMA 바이오잉크는 바이오 프린팅 응용 분야에 적합하게 만드는 여러 가지 장점을 제공한다. 풍부한 단백질을 제공하여 세포 성장을 위한 영양이 풍부한 환경을 보장한다. 이 바이오잉크는 성공적인 조직 공학에 필수적인 뛰어난 생체 적합성과 생물학적 활성을 보인다."라고 연구원들은 보도 자료에서 언급했다.

고유한 특성

바이오잉크의 적응성 덕분에 자연 생물학을 모방한 다중 조직 구조의 정확한 제작이 가능하다.

흥미롭게도, 연구자들은 다양한 조직 요구 사항에 적합하도록 "재료의 특성을 미세 조정"할 수 있다.

보도 자료에 따르면, 이 고유한 바이오잉크에는 항바이러스 및 항균 기능이 포함되어 있어 의료 분야에서 감염 예방에 필수적이다.

고유한 특징을 갖춘 EWMA 바이오잉크는 조직 공학에서 게임 체인저가 될 잠재력이 있다.

"계란 흰자에서 바이오잉크를 만드는 이 혁신적인 접근 방식은 조직 공학에서 바이오에서 영감을 받은 재료의 엄청난 잠재력을 보여준다."라고 바이오엔지니어링 전문가인 알리 카뎀호세이니가 말했다.

"쉽게 구할 수 있는 천연 자원을 활용하고 영리한 화학적 변형을 통해 이를 향상시킴으로써 개인화된 재생 의학을 위한 새로운 길을 열고 있다. 이러한 획기적인 발전은 장기 부전, 심혈관 질환 및 암 치료에 대한 보다 효과적이고 접근 가능한 솔루션을 개발하려는 우리의 탐구에 중요하다."라고 카뎀호세이니가 덧붙였다.

달걀 흰자는 쉽게 구할 수 있고 저렴한 재료이기 때문에 여러 가지 이점이 있다. 게다가 달걀 흰자는 영양소가 풍부하여 바이오잉크 내에서 세포 성장과 생존을 지원할 수 있다.

EWMA 바이오잉크는 더욱 사실적인 조직 모델을 생산하여 동물 실험을 줄여 약물 개발을 가속화할 수 있다. 궁극적으로 이 기술은 필요한 환자에게 기능적 조직 대체를 가져올 수 있다. 그러나 후자는 수년간의 연구 개발이 필요할 수 있다.

개발자들은 향후 연구에서 EWMA 바이오잉크를 개선하고 활용하는 새로운 방법이 발견될 가능성이 높다고 강조한다.

연구 결과는 Advanced Functional Materials 저널에 게재되었다.