4D 프린팅 기술을 이용한 구조 변화 스캐폴드로 골 재생 연구 성과 확인

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   4D 프린팅으로 제작한 스캐폴드로 골재생에 우수한 물질 확인

우리 대학 일반대학원 석사과정 노은지 학생은 (신경외과 한인보 교수님 연구실)은 척추유합 동물 모델에서 골재생용 지지체 연구를 하여 Applied Physics Reviews (APR, IF: 17.05)에 발표하였다.
발표 논문제목은 “Bone tissue engineering via application of a collagen/hydroxyapatite 4D-printed biomimetic scaffold for spinal fusion”로 Featured Article로도 선정되었다.

척추 유합술은 척추 디스크, 협착증 환자에서 많이 사용하는 수술이지만, 불유합으로 인해 많은 환자들이 고통을 겪고 있어 불유합을 예방할 수 있는, 즉 우수한 골이식대체재 개발이 매우 중요하다. 따라서 이 연구의 핵심은 골재생을 증진시키기 위해 콜라겐과 하이드록시애퍼타이트 혼합물을 4D 프린팅 기술을 이용한 생체모방 scaffold를 제작하였고 동물모델에서 증명한 내용이다.

스캐폴드 제작법으로 4D 프린팅 기법을 이용했는데, 4D 프린팅이란 3D로 프린팅한 물체가 온도, 습도, PH 변화와 같이 외부 환경에 의해 스스로 변형하여 사용자가 바라는 결과물을 만드는 기술을 말하며, 본 연구에서는 골 재생을 목적으로 콜라겐과 하이드록시아파타이트 혼합물의 스캐폴드를 만들고 4D 프린팅 기술을 이용하여 긴 관들이 교차 구조로 이루어져 있는 스캐폴드가 연근 모양과 유사한 긴 관 안에 여러 개의 작은 구멍(microchannel)들이 있는 스캐폴드를 제작하였다.
결과적으로 4D 프린팅 기술로 만들어진 연근 모양의 스캐폴드가 3D 프린팅으로 만들어진 긴 관 형태의 스캐폴드보다 혈관 신생 및 골 재생에 더욱 뛰어났으며 결론적으로 구조적인 특징으로 골 재생의 정도가 우수함을 확인하였다.

이를 통해 4D 프린팅을 이용한 스캐폴드의 골 재생에 대한 물질 개발에 한 걸음 나아갈 수 있었던 발판이 되었으며, 더불어 위 연구를 바탕으로 임상에서 척추 유합술에 사용할 수 있는 물질 개발 가능성을 확인할 수 있었다.

현재는 후속 연구로서 척추 유합 모델에서의 줄기세포를 함유한 4D 프린팅 스캐폴드에 대한 골 재생 대한 내용으로 추가 진행 중이다.

 

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