3D 바이오프린팅은 기존의 잉크가 아닌 세포 및 기타 생체 적합성 물질로 구성된 바이오 잉크를 사용하여 다양한 중요 용도에 대해 믿을 수 없을 정도로 복잡한 생활 시스템을 만들 수 있는 정확한 방식으로 계층별 생활 구조를 만들지만, 기존의 3D 프린팅과 유사한 적층 제조의 한 형태입니다. 바이오프린팅은 과학의 새로운 분야이지만, 이미 많은 의학 응용에 활용되었다. 바이오프린팅은 과학과 의학의 여러 분야에서 성장하고 발전을 도울 수 있는 큰 잠재력이 있다. 여기서는 바이오프린팅이 무엇인지, 그리고 현재 어떻게 사용되고 있는지에 대해 논의한다.
3D 바이오프린팅 프로세스
바이오 잉크는 3D 바이오프린팅 프로세스에 필수적이며, 이 매체가 기존 3D 프린팅과 구별됩니다. 과학자들은 세포와 다른 생체 적합성 물질들을 바이오 잉크로 사용할 수 있는데, 바이오 잉크는 한 번에 한 층씩 인쇄되어 살아있는 구조를 만들어낸다. 3D 바이오프린팅의 과정은 결국 바이오 잉크로 인쇄된 살아있는 시스템이 될 디지털 모델에서 시작된다. 바이오 잉크는 기존의 3D 프린팅 잉크와 매우 다르기 때문에, 3D 바이오프린팅 공정은 이러한 목적을 위해 적용되었다. 바이오 잉크는 멸균된 인쇄 조건에서 유지되어야 하며, 이를테면 공정에 의해 생성된 복잡한 조직의 활력과 정확성을 보장해야 한다. 세 가지 주요 단계가 표준 3D 바이오프린팅 프로토콜로 등장했다. 첫 번째 단계는 인쇄될 디지털 모델이 생성되는 바이오프린팅 사전 단계입니다. 종종 컴퓨터 단층 촬영(CT) 및 자기 공명 영상(MRI) 스캔이 이 이미지를 만드는 데 사용됩니다. 다음은 바이오프린팅 그 자체입니다. 여기서 바이오 잉크가 프린터 카트리지에 장착되고 디지털 모델 상태에 따라 한 층씩 퇴적됩니다. 마지막으로, 우리는 생물학적 재료의 안정적인 구조를 생성하기 위해 결과 인쇄된 부품이 화학 및 기계적으로 자극되는 생물 인쇄 후 단계에 도달한다.
바이오프린팅은 왜 중요한가?
바이오프린팅은 여전히 새로운 기술이지만, 이미 의학 및 생명공학 분야에 광범위하게 적용 가능하다는 것을 입증했다. 특히, 이 기술은 조직 재생 및 재건 분야에서, 특히 연골 조직을 생산하는 분야에서 빠른 발전을 이루었다. 이 외에도 바이오프린팅은 이미 의학 및 생명공학 분야의 여러 응용 분야에서 활용되고 있다. 아래에서는 이러한 사항에 대해 논의합니다.
인공 장기
이식을 위한 장기의 필요성은 바이오프린팅 기술의 가장 큰 원동력 중 하나이다. 이용 가능한 장기보다 장기를 필요로 하는 환자가 더 많은데, 이는 환자들이 긴 대기자 명단에 직면하게 되고 적절한 기증자와 일치하기를 기다리는 동안 사망할 위험이 있다는 것을 의미한다. 3D 프린팅 된 장기의 가능성은 환자들이 필요할 때 장기를 생산할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 그 과정은 또한 그 과정에 대한 도덕적, 윤리적 비판과 같은 장기 기증과 관련된 다른 문제들을 다룰 것이다. 또한 3D 바이오프린팅 장기로의 연구와 개발을 통해 조직 복구 방법도 개발되고 있다.
제약 테스트를 위한 조직 개발
신약 개발은 항상 실제 환자의 생명이 위험에 처하기 전에 신약을 인체에서 실험할 수 있기 전에 긴 임상 전 시험을 거쳐야 하는 문제에 직면했다. 불행하게도 인간 환자를 포함하지 않는 신약의 실험 옵션은 체외 연구와 동물 연구이다. 분명히 동물 연구는 일반적으로 도덕적으로나 윤리적으로 잘못된 것으로 간주되고 있고 결과가 인간 참여자들에게 복제될지는 불분명하기 때문에 큰 단점이 있다. 체외 연구는 또한 이러한 한계를 가지고 있는데, 복잡한 상호 작용을 예측할 수 없는지의 여부에 관계없이 신체 외부의 고립된 조직에 작용하는 약물을 관찰할 수 있다. 3D 바이오프린팅은 새로운 치료제의 효능과 안전성을 시험하기 전에 안전하게 조사할 수 있는 3D 인쇄의 기회를 제공한다. 이것은 동물실험의 필요성을 줄여줄 것이다.
성형수술
성형수술과 피부이식은 또한 3D 바이오프린팅의 혜택을 받는다. 피부 조직은 신체의 다른 부위에서 채취할 필요 없이 이러한 목적을 위해 인쇄될 수 있으며, 이는 피부 이식을 더 성공적으로 만들 수 있다.
뼈 조직의 재생
연구들은 또한 뼈조직이 3D 인쇄될 수 있다는 것을 보여주었는데, 이것은 보철물과 치과 응용에 영향을 미친다.
암 연구
암 연구에서 3D 바이오프린팅의 필수적인 사용을 입증하는 수많은 연구가 이미 이루어졌다. 과학자들이 다양한 종양 유형에 대해 더 깊이 이해하기 위해서는, 그들은 종양을 둘러싼 복잡한 미세 환경을 이해해야 한다. 이전에, 2차원 세포 배양은 그것을 연구하기 위한 목적으로 이 환경을 재현하기 위해 소송되었다. 그러나 실제 미세 환경의 복잡하고 역동적인 특성은 2차원으로 완전히 복제될 수 없었다. 3D 프린팅을 통해 과학자들은 이 환경의 3D 모델 복제품을 제작할 수 있으며, 이를 통해 생리학적으로 보다 관련성이 높아집니다. 3D 프린팅 된 종양 미세 환경은 종양이 어떻게 형성되고 증식하는지, 그리고 다양한 치료에 어떻게 반응하는지 우리의 지식을 넓힐 수 있는 좋은 기회를 제공합니다. 기술이 발전함에 따라 향후 몇 년 동안 3D 바이오프린팅의 더 많은 응용 프로그램이 등장할 것입니다. 의학 및 생명공학 분야에서 빠르게 발전하고 있지만, 비교적 최근의 발명으로 인해 그 잠재력은 아직 충족되지 못하고 있다.
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