광고
광고
광고
광고
광고
광고
로고

[3D프린팅] 매우 생산적인 3D바이오 프린터는 약물 개발 속도를 높일 수 있다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고의 나노 엔지니어들은 기록적인 속도로 3D프린팅을 수행하는 고 처리량 바이오 프린팅 기술을 개발했다. 이 기술은 30분 이내에 96웰의 살아있는 인체 조직 샘플을 생산할 수 있다.

https://medicalxpress.com/news/2021-06-super-productive-3d-bioprinter-drug.html

JM Kim | 기사입력 2021/06/10 [00:00]

[3D프린팅] 매우 생산적인 3D바이오 프린터는 약물 개발 속도를 높일 수 있다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고의 나노 엔지니어들은 기록적인 속도로 3D프린팅을 수행하는 고 처리량 바이오 프린팅 기술을 개발했다. 이 기술은 30분 이내에 96웰의 살아있는 인체 조직 샘플을 생산할 수 있다.

https://medicalxpress.com/news/2021-06-super-productive-3d-bioprinter-drug.html

JM Kim | 입력 : 2021/06/10 [00:00]

 

대량의 맞춤형 생물학적 조직을 신속하게 생산하는 3D프린터는 약물 개발을 더 빠르고 저렴하게 만드는 데 도움이 될 수 있다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고의 나노 엔지니어들은 기록적인 속도로 3D프린팅을 수행하는 고 처리량 바이오 프린팅 기술을 개발했다. 이 기술은 30분 이내에 96웰의 살아있는 인체 조직 샘플을 생산할 수 있다. 이러한 샘플을 신속하게 생산할 수 있는 능력은 높은 처리량의 전임상 약물 스크리닝 및 질병 모델링을 가속화할 수 있다고 연구원들은 말했다.

 

제약 회사가 신약을 개발하는 과정은 최대 15년이 걸리고 최대 26억 달러의 비용이들 수 있다. 일반적으로 시험관에서 수만 명의 약물 후보자를 선별하는 것으로 시작된다. 그런 다음 성공적인 후보자는 동물에서 테스트를 받고 이 단계를 통과한 후보자는 임상 시험으로 넘어간다. 운이 좋으면 이들 후보 중 한 명이 FDA 승인 약품으로 시장에 출시될 것이다.

 

UC 샌디에고에서 개발한 고 처리량 3D바이오 프린팅 기술은 이 프로세스의 첫 단계를 가속화할 수 있다. 이를 통해 약물 개발자는 훨씬 더 일찍 약물 후보를 테스트하고 제거할 수 있는 대량의 인체 조직을 빠르게 구축할 수 있다.

 

UC 샌디에고 제이콥스 공과 대학의 나노 공학 교수인 Shaochen Chen "인간 조직을 사용하면 약물의 작동 방식에 대한 실제 인간 데이터인 더 나은 데이터를 얻을 수 있다. "우리의 기술은 높은 처리량 능력, 높은 재현성 및 높은 정밀도로 이러한 조직을 만들 수 있다. 이것은 제약 산업이 가장 유망한 약물을 신속하게 식별하고 집중하는 데 실제로 도움이 될 수 있다."

 

이 연구는 Biofabrication 저널에 게재되었다.

 

연구원들은 그들의 기술이 동물 실험을 제거하지 못할 수도 있지만 그 단계에서 발생하는 실패를 최소화할 수 있다고 지적했다.

 

Chen 연구실의 박사후 연구원인 Shangting You "우리가 여기서 개발하고 있는 것은 실제 인간 조직을 보다 가깝게 모방하고 약물 개발의 성공률을 개선할 수 있는 복잡한 3D세포 배양 시스템이다."고 연구의 저자가 말했다.

 

이 기술은 해상도 측면에서 뿐만 아니라 혈관 네트워크를 포함하는 인간 간암 조직과 같은 복잡하고 미세한 특징을 가진 실제와 같은 구조를 인쇄할 뿐만 아니라 속도도 다른 3D바이오 프린팅 방법과 경쟁한다. 이러한 조직 샘플 중 하나를 인쇄하는 데 Chen의 기술로 약 10 초가 걸린다. 동일한 샘플을 인쇄하려면 기존 방법으로 몇 시간이 걸린다. 또한 산업용 웰 플레이트에 직접 샘플을 자동으로 인쇄하는 추가 이점이 있다. 이는 스크리닝을 위해 더 이상 샘플을 인쇄 플랫폼에서 웰 플레이트로 한 번에 하나씩 수동으로 전송할 필요가 없음을 의미한다.

 

 

고 처리량 3D바이오 프린터가 빠르게 생성할 수 있는 형상의 예이다. 이미지 출처: Biofabrication

 

"이를 96웰 플레이트까지 확장할 때, 기존 방법을 사용하면 최소 96 시간과 샘플 전송 시간을 사용했을 때 최소 96시간이 걸리는 반면, 당사 기술을 사용하면 총 30분이 소요된다."Chen이 말했다.

 

재현성은 이 작업의 또 다른 핵심 기능이다. Chen의 기술이 생산하는 조직은 고도로 조직화된 구조이므로 산업 규모 스크리닝을 위해 쉽게 복제할 수 있다. 그것은 약물 스크리닝을 위해 성장하는 오르가노이드와는 다른 접근법이라고 Chen은 설명했다. "오가노이드를 사용하면 서로 다른 유형의 세포를 혼합하여 잘 제어되지 않고 실험마다 다를 수있는 3D 구조를 형성하도록 자가 조직화된다.

 

따라서 동일한 속성, 구조 및 기능에 대해 재현할 수 없다. 그러나 3D 바이오 프린팅 접근 방식을 사용하면 서로 다른 세포 유형, 양 및 마이크로 아키텍처를 인쇄할 위치를 정확하게 지정할 수 있다."

 

작동 원리

 

조직 샘플을 인쇄하기 위해 연구진은 먼저 컴퓨터에서 생물학적 구조의 3D 모델을 설계한다. 이러한 디자인은 의료 스캔에서도 얻을 수 있으므로 환자의 조직에 맞게 개인화 할 수 있다. 그런 다음 컴퓨터는 모델을 2D 스냅 샷으로 분할하여 수백만 개의 미세한 크기의 거울로 전송한다. 각 미러는 디지털 방식으로 제어되어 이러한 스냅 샷 형태로 405나노 미터 파장의 보라색 빛 패턴을 투사한다. 빛 패턴은 빛에 노출되면 응고되는 살아있는 세포 배양 물과 빛에 민감한 폴리머를 포함하는 용액에 빛난다. 이 구조는 연속적인 방식으로 한 번에 한 층씩 빠르게 인쇄되어 성장하고 생물학적 조직이 될 살아있는 세포를 캡슐화 하는 3D 고체 폴리머 스캐폴드를 만든다.

 

디지털로 제어되는 마이크로 미러 어레이는 프린터 고속의 핵심이다. 레이어별로 인쇄할 때 전체 2D 패턴을 기판에 투영하기 때문에 노즐이나 레이저를 사용하여 라인별로 각 레이어를 스캔하는 다른 인쇄 방법보다 훨씬 빠르게 3D 구조를 생성한다.

 

"비유는 연필과 우표를 사용하여 모양을 그리는 것의 차이를 비교하는 것이다."고 나노 공학 박사 연구의 공동 제 1 저자이기도 한 Chen의 연구실의 학생인 Henry Hwang이 말했다. "연필을 사용하면 모양을 완성할 때까지 모든 단일 선을 그려야 한다. 하지만 스탬프로 전체 모양을 한 번에 표시한다. 이것이 우리 기술에서 디지털 마이크로 미러 장치가 하는 일이다.

 

속도면에서 엄청난 차이이다. "이 최근 작업은 Chen의 팀이 2013년에 발명한 3D바이오 프린팅 기술을 기반으로 한다. 재생 의학을 위한 살아있는 생물학적 조직을 만들기위한 플랫폼으로 시작되었다. 과거 프로젝트에는 3D프린팅 간 조직, 혈관 네트워크, 심장 조직 및 척수 임플란트가 포함된다. 최근 몇 년 동안 Chen의 실험실은 해양 과학자가 조류 성장을 연구하고 산호초 복원 프로젝트를 지원하는 데 사용할 수 있는 산호에서 영감을 받은 구조물을 인쇄하기 위해 기술 사용을 확대했다.

 

이제 연구원들은 높은 처리량의 조직 인쇄를 수행하기 위해 기술을 자동화했다. Allegro 3-D, Inc. Chen과 나노 공학 박사가 공동 설립 한 UC 샌디에이고 분사 기업이다. 그의 연구실 Wei Zhu의 졸업생은이 기술에 대한 라이선스를 취득하고 최근에 상용 제품을 출시했다.

 

 

 

 
3D프린팅, 바이오 프린터, 약물개발 관련기사목록
광고
광고
광고
광고
광고
많이 본 기사