KR101697738B1 - 세포 프린팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 세포 프린팅 장치는 세포 액상 물질이 토출하는 노즐부와; 상기 노즐부에서 토출되는 세포 액상 물질이 3차원 구조체로 적층되는 용기와; 상기 용기에 소정의 온도로 가열된 액체를 공급하는 공급부를 포함한다.

Description

세포 프린팅 장치{Cell Printing Device}
본 발명은 세포 프린팅 장치에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 3차원 구조체로 적층되는 세포 프린팅 장치로서 적층될 때 곧바로 경화됨으로써 구조체의 적층이 원활하게 수행될 수 있는 세포 프린팅 장치에 관한 것이다.
3D 프린팅 기술을 이용하여 세포를 프린팅하여 생체 조직을 구현하려는 연구가 계속되어 오고 있다. 이를 "세포 프린팅"이라고 하는데 3D 프린터의 노즐을 통해서 세포가 포함된, 콜라겐 또는 dECM(decellurized extracelluar matrix)과 같은 겔 형태의 세포 액상 물질이 토출되어서 프린팅된다. 본 명세서에서 "세포 액상 물질"은 세포가 포함되어 있는 콜라겐 또는, dECM과 같은 하이드로겔 등의 액상 물질로서 3D 세포 프린팅을 위해 토출되는 액상 물질을 의미한다.
세포 액상 물질은 제1 온도보다 낮은 상태에서는 액체 상태를 유지하지만, 제1 온도보다 높은 소정의 제2 온도보다 이상에서는 경화되는 물성을 가진다
세포 액상 물질을 3D 프린팅 장치로 분사하여 바닥에 적층하는 경우에 제2 온도보다 낮다면, 토출되어 놓인 층의 세포 액상 물질층이 경화되지 않은 상태에서 옆으로 흘러 내려 층의 구조가 무너져 버리기 때문에 원하는 3차원 구조물로 세포 프린팅을 할 수 없게 되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 3D 세포 프린팅 장치를 통해서 구현하는 구조체가 적층되는 바닥에 열원을 배치하여 세포 액상 물질의 겔화 온도 이상으로 하는 종래 기술이 있다.
그러나 이 종래 기술에 의하면 계속 적층하여 3차원 구조체를 만들어 가는 과정에서 구조체의 높이가 높아지면 상부에 적층되는 세포 액상 물질의 층에는 바닥의 열원으로부터 열전달이 원활하지 않아서 겔화 온도에 도달하지 못하는 문제가 발생한다.
액체 수조에 직접 세포 프린팅을 하는 방법도 알려져 있는데, 이 경우 대량의 세포 배양액이 필수적으로 사용되어야 하며, 세포 오염의 위험성도 증대되는 문제가 있다. 그리고 수조 내에 액체가 있으면 첫번째 층을 프린팅할 때에 수조의 바닥부와 세포층의 접착이 원활하지 않기 때문에 정밀한 3차원 세포 구조체를 제작하기가 사실상 불가능하다는 문제 역시 존재한다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결함으로써 적층되는 층의 높이와 상관없이 즉각적인 세포 액상 물질의 경화가 가능한 세포 프린팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 세포 프린팅 장치는 세포 액상 물질이 토출하는 노즐부와; 상기 노즐부에서 토출되는 세포 액상 물질이 3차원 구조체로 적층되는 용기와; 상기 용기에 소정의 온도로 가열된 액체를 공급하는 공급부를 포함한다.
상기 액체의 온도는 상기 노즐부를 통과하여 토출된 세포 액상 물질 층의 겔화 온도(gellation temperature) 이상인 것이 바람직하다.
상기 공급부는 상기 3차원 구조체의 상부가 드러날 정도로만 가열된 액체를 공급하는 것이 바람직하다.
상기 액체는 세포 배양액일 수 있다.
상기 공급부는 세포 액상 물질의 첫번째 층이 적층된 후에 가열된 액체를 공급하기 시작하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 용기를 소정의 온도로 유지하는 가열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 세포 액상 물질을 이용하여 3차원 구조체를 적층할 때에 세포 액상 물질을 적층과 동시에 경화시킬 수 있기 때문에 3차원 구조체 제작에 유리한 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명에 의한 세포 프린팅 장치 및 제1 층을 적층한 상태를 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 도 1의 적층 상태에서 추가적으로 적층해 가면서 가열된 액체가 공급된 상태를 도시한 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 세포 프린팅 장치의 개념도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 세포 프린팅 장치는, 세포 액상 물질을 토출하는 노즐부(10)와, 노즐부(10)에서 토출되는 세포 액상 물질이 3차원 구조체(40)로 적층되는 용기(20)와, 용기(20)에 소정의 온도로 가열된 액체를 공급하는 공급부(30)를 포함한다. 공급부(30)는 제어부(31)와, 액체 저장부(34)와, 공급관(35)을 포함한다. 본 명세서 및 도면에서 비제한적이고 예시적인 이유로만 도시되고 설명되는 도 1의 공급부(30)에서는 피스톤(33)이 가이드부(32)를 따라 이동하면서 가열된 액체의 공급을 조절한다. 가열된 액체를 공급하는 공급부(30)의 구성은 공지되어 있는 액체 공급 장치의 어떤한 구조도 채택될 수 있으며, 도 1에 도시된 장치에 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1에 예시적이고 비제한적인 의미로 도시된 공급부(30)에서는 제어부(31)의 제어에 의해서 피스톤(33)이 화살표 방향으로 가이드부(32)를 따라서 이동하며 액체 저장부(34)에 저장된 액체를 공급관(35)을 통해 용기(20)로 공급한다.
세포 액상 물질은 노즐부(10)의 노즐(12)로부터 토출되어 용기(20) 바닥부터 적층된다. 최초에 제1 층을 도 1(b)와 같이 적층한 후에 계속하여 3차원 구조체(40)로 적층된다. 최초에 제1 층을 적층하기 전에는 가열된 액체를 용기(20)에 공급하지 않는 것이 바람직하며, 제1 층이 적층된 후에 그 위로 세포 액상 물질을 적층해 나갈 때 가열된 액체를 공급관(35)을 통해 용기(20)로 공급한다. 계속해서 세포 액상 물질을 적층해야 하므로 3차원 구조체(40)의 상부가 드러날 정도의 높이까지만 가열된 액체를 용기(20)에 공급하는 것이 바람직하다. 도 2 및 도 3에는 높이가 높아진 3차원 구조체(40)와, 그 구조체의 상부가 드러날 정도로 공급된 가열된 액체가 도시되어 있다.
용기(20)를 소정의 온도로 유지할 수 있는 가열부(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 가열부는 열선이나 히팅 플레이트 또는 적외선 램프 등 공지되어 있는 다양한 열원을 이용할 수 있다.
용기(20)에 공급되는 액체는 세포 배양액일 수 있다.
본 발명에 의하면 노즐(12)을 통해서 토출되어 적층되는 세포 액상 물질이 적층과 동시에 가열된 액체에 의해서 경화되므로 3차원 구조체의 제작에 있어 매우 유리하다.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.
10: 노즐부
20: 용기
30: 공급부

Claims (6)

  1. 세포 액상 물질이 토출하는 노즐부와,
    상기 노즐부에서 토출되는 세포 액상 물질이 3차원 구조체로 적층되는 용기와,
    상기 용기에 가열된 액체를 공급하는 공급부를 포함하는,
    세포 프린팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액체는, 상기 노즐부를 통과하여 토출된 세포 액상 물질 층을 겔화시킬 수 있는 온도(gellation temperature)로 가열된,
    세포 프린팅 장치.

  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급부는 상기 3차원 구조체의 상부가 드러날 정도로 가열된 액체를 공급하는,
    세포 프린팅 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 액체는 세포 배양액인,
    세포 프린팅 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공급부는 세포 액상 물질의 첫번째 층이 적층된 후에 가열된 액체를 공급하기 시작하는,
    세포 프린팅 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 용기를 가열하는 가열부를 더 포함하는,
    세포 프린팅 장치.
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