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박테리아 셀룰로오스, 3D 프린터로 출력 가능해진다

나노셀룰로오스 기반 인공장기 제작 등 의료 분야 활용 기대

박테리아 셀룰로오스, 3D 프린터로 출력 가능해진다
박테리아 함유 잉크의 고체 매트릭스지지 3차원 인쇄 과정


[산업일보]
박테리아 셀룰로오스는 생체적합성이 우수해, 생체재료로서의 활용이 기대되고 있다. 그러나 박테리아가 셀룰로오스 나노섬유를 생합성하기 위해서는 산소를 필요로 하기 때문에 생산되는 셀룰로오스 나노섬유는 공기의 영향을 절대적으로 받는다.

일반적으로 배양액을 용기에 넣어 생합성을 하기 때문에 공기와 접하는 배양액 표면에서 매트(matt) 형태의 나노셀룰로오스 구조체만이 제조돼 왔다. 셀룰로오스 나노섬유가 다양한 분야에 응용되기 위해서는 이런 매트 형태의 제한성을 극복할 수 있는 기술개발이 필요하다.

이에. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 현진호 교수 연구팀(서울대)이 박테리아 셀룰로오스를 3차원 방식으로 인쇄하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 박테리아를 함유한 잉크를 고체 매트릭스 내부에 투입해 3차원 방식으로 인쇄하는 ‘고체 매트릭스 기반 3차원 인쇄기술’(Solid-matrix assisted 3D printing, SMAP)을 개발했다.

소수 유동성이 있는 고체 매트릭스 내부에 박테리아를 함유하는 잉크를 프린팅하고 박테리아 셀룰로오스 생합성을 유도해 기존 형태학적 제약이 많았던 박테리아 셀룰로오스의 한계를 극복했다.

이번에 개발된 3차원 방식의 인쇄 기술은 베드(bed) 위에서 이뤄지는 기존 프린팅 방식과는 달리, 고체 입자 내부에서 이뤄져 잉크의 전 방향에서 산소가 공급될 수 있다. 따라서 박테리아 셀룰로오스가 인쇄된 잉크의 전 방향에서 생합성되기 때문에 속이 빈 도관을 제조하는 것이 용이하다. 이는 생체 친화적인 재료로 인공혈관 및 신경도관 등의 조직공학 용도로도 활용 가능하다.

현진호 교수는 “이 연구는 3D 프린터를 이용해 박테리아 함유 잉크를 고체 매트릭스 내부에 인쇄해 박테리아 셀룰로오스의 형태를 다양화하는 기술”이라며, “기존의 박테리아 셀룰로오스 하이드로젤이 가지는 형태학적 한계를 극복함으로써 의료 및 환경 분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 밝혔다.

이번에 개발된 기술은 저비용으로 생산 가능한 소재로 상품화 및 기업 활용도가 높다고 여겨지며, 의료 분야의 주요한 고부가 가치 소재가 될 수 있을 것으로 보인다. 향후 인공관절, 인공혈관, 창상 피복제 등 조직공학 분야에서 박테리아 셀룰로오스의 활용도가 높을 것으로 예상되는 바 고령화를 대비한 산업적 측면에서도 매우 유망한 소재로 성장할 것이라 기대된다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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