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[3D마이오프린팅] 3D 바이오프린팅을 하여 생존조직이 형성되는 스캐폴드를 구축하고, 이 조직이 생존하려면 세포가 혈관을 통해 전달되는 산소가 필요하며, 이식된 조직에서는 성장하는 데 산소가 필요하다. 연구팀이 산소를 전달하는 기술을 개발했다.

박영숙세계미래보고서저자 | 기사입력 2020/09/26 [08:28]

[3D마이오프린팅] 3D 바이오프린팅을 하여 생존조직이 형성되는 스캐폴드를 구축하고, 이 조직이 생존하려면 세포가 혈관을 통해 전달되는 산소가 필요하며, 이식된 조직에서는 성장하는 데 산소가 필요하다. 연구팀이 산소를 전달하는 기술을 개발했다.

박영숙세계미래보고서저자 | 입력 : 2020/09/26 [08:28]
 여러개 대학과 연구소가 만든 연구팀이 3D프린팅으로 조직세포에 산소를 전달하는 바이오잉크를 만들 수 있다. 2020. 9. 25.
 
 

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조직공학 또는 재생은 새로운 생존조직이 형성 될 수있는 스캐폴드를 구축하기 위해 세포 및 기타 물질을 최적의 화학적 및 생리학적 조건으로 결합하여 생물학적 조직을 개선하거나 대체하는 과정이다. 이 작업을 수행하는 데 사용되는 3D프린팅의 많은 예를 보았다. 이러한 방식으로 새로운 조직을 설계 할 수있는 잠재력은 장기이식 부족 및 약물 발견 응용 분야에 대한 해답을 제공한다.

그러나 생존 가능한 조직이 되려면 이러한 세포가 혈관을 통해 전달되는 산소가 필요하며, 이식된 조직에서는 성장하는 데 산소가 필요하다. 그러나 공동연구그룹은 3D생체 인쇄 조직의 세포에이 모든 중요한 요소를 전달할 수있는 산소방출 바이오잉크 솔루션을 연구하고 있다. 이것은 혈관이 성장할 때까지 기다리는 동안 세포가 생존 할 수 있도록한다.

 

 

 

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산소를 지원하지 않는 바이오잉크(L) 및 산소 방출 기능이있는 (R)의 심장 세포. 살아있는 세포는 녹색으로, 죽은 세포는 빨간색으로 염색된다.

UCLA, 터키의 Kocaeli 대학, 캘리포니아의 Terasaki 생명의학혁신연구소 (TIBI), 이란의 Sharif기술대학, 터키의 Erciyes대학, 프랑스의 Université de Lorraine, Iowa대학의 연구원 팀은 최근에 Advanced Healthcare Materials의 "산소화 된 세포 함유 젤라틴 Methacryloyl Constructs의 3D Bioprinting"논문을 발표했다.

초록은 “이식 초기단계와 새로운 혈관이 형성되기 전의 세포 생존은 3D바이오프린팅 조직의 번역 적용에있어 주요 과제이다. 과산화칼슘 (CPO)과 같은 O2 발생원을 통해 이식된 세포에 산소(O2)를 보충하는 것은 세포생존력을 보장하는 매력적인 접근방식이다. 과산화칼슘은 또한 바이오잉크의 점도를 낮추는 수산화칼슘을 생성하는데, 이는 바이오프린팅의 제한 요소이다. 따라서 이 솔루션을 3D바이오프린팅에 적용하는 것은 매우 중요하다. 이 연구에서는 pH와 점도 측면에서 최적화된 젤라틴 메타크릴로 일 (GelMA) 바이오잉크를 개발했다. 

개선된 유변학적 특성은 3D바이오프린팅 및 제어 된 O2방출에 적합한 강력한 바이오잉크의 생산으로 이어진다. 또한 O2방출, 바이오프린팅 조건 및 CPO 농도가 다른 하이드로겔의 기계적 성능이 특징이다. 개념 증명 연구로 GelMA 바이오잉크를 포함하는 CPO를 사용하여 섬유아세포와 심근 세포를 바이오 프린팅한다. 저산소 상태에서 배양 7일 후에 인쇄된 세포의 생존력과 대사 활성을 확인한다. 결과는 CPO의 첨가가 저산소 상태에서 바이오프린팅된 구조물에서 세포의 대사 활성과 생존력을 향상 시킨다는 것을 보여준다.”

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산소를 생성하는 젤라틴 메타크릴로일 (GelMA) 바이오잉크의 물리적 및 화학적 특성을 향상시키기 위해 팀은 광범위한 테스트를 수행 한 결과 혈관이 완성될 때까지 발달중인 조직구조를 조수하기에 충분한 산소가 세포에 전달되었음을 발견했다. 그런 일이 발생하면 혈관이 산소전달을 대신 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 바이오잉크는 더 많은 새로운 조직의 성장과 재생을 향상시키기 위해 추가 지원을 제공함으로써 도움이 될 수 있다.

TIBI팀의 수석연구자 Samad Ahadian박사는 “이식된 세포에 산소를 전달함으로써 조직기능과 숙주 조직의 통합을 개선 할 수있다. 장기적으로 약물 스크리닝 응용 및 병태생리학적 연구를 위해 생존율이 개선된 기능적 조직을 만드는 데 유사한 접근법을 사용할 수 있다.”

또한 연구진은 근육세포와 심장세포를 포함한 2가지 유형의 세포를 가진 조직구조에 대한 실험을 수행했으며 새로운 바이오잉크를 사용하면 일부 "긍정적인 효과"가 발생했다고보고했다. 3Dprint.com

 

 
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