KR102097784B1 - 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직 - Google Patents

생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴곡면을 가진 생체조직과 반대되는 굴곡면을 가지는 음각몰드를 이용하여 생체조직을 프린팅 함으로써, 프린팅된 생체조직의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하는 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직에 관한 것이다.
본 발명은 굴곡면을 가지는 생체조직의 재생을 위한 생체조직 제조방법에 있어서, 생체조직의 촬영을 통해 생체조직 이미지를 확보하는 이미지 확보단계; 상기 생체조직 이미지를 생체조직 형상 데이터로 변환시키는 데이터 변환단계; 상기 생체조직의 형상 데이터를 가지고 상기 생체조직 이미지와 반대되는 굴곡면을 가지는 생체조직의 음각몰드 형상 데이터를 형성하는 음각몰드 형상 데이터 형성단계; 상기 음각몰드 형상 데이터를 바탕으로 음각몰드를 제작하는 음각몰드 제작단계; 상기 음각몰드 상에 생체조직재료를 프린팅하여 생체조직층을 형성하는 생체조직층 형성단계; 및 상기 생체조직층으로부터 상기 음각몰드를 제거하는 음각몰드 제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직을 제공한다.

Description

생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직{METHOD FOR BIOLOGICAL TISSUE MANUFACTURING AND BIOLOGICAL TISSUE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 굴곡면을 가진 생체조직과 반대되는 굴곡면을 가지는 음각몰드를 이용하여 생체조직을 프린팅함으로써, 프린팅된 생체조직의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있는 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직에 관한 것이다.
생체조직공학(tissue engineering)이란 생명과학, 의학, 공학의 기본 개념과 기술을 바탕으로 하여 생체조직의 대용품을 만들어 생체에 이식함으로써 생체 기능의 유지, 향상, 복원을 가능하게 하고자 하는 기술을 통틀어 일컫는 것이다.
생체조직공학의 실제 구현은, 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고 그 조직편으로부터 세포를 분리한 다음 분리된 세포를 배양을 통하여 필요한 양만큼 증식시키고 다공성을 가지는 생분해성 고분자 지지체에 심어 일정기간 체외 배양함으로써 형성되는 스캐폴드(scaffold, '세포 배양 지지체'라고도 함)를 다시 인체 내에 이식하는 방식으로 이루어진다.
이식 후 세포들은 대부분의 조직이나 장기의 경우 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받다가 인체 내의 혈관이 들어와 혈액의 공급이 이루어지면 세포들이 증식 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성하고 생분해성 고분자 지지체는 그동안 분해되어 사라지게 된다.
한편 생체조직 중 코, 귀, 연골 등과 같이 형태적으로 그 손실이 눈에 잘 띄는 신체 부위인 경우, 타인이 신체 손실을 잘 알아채지 못하도록 하는 것이 가장 중요하며, 원래 형태 또는 평균적인 신체 형태에 가까운 형태로 잘 만들어지도록 하는데 많은 노력이 이루어지고 있다.
과거에는 스캐폴드 제작 시 염침출법, 염발포법, 섬유접착법, 상분이법, 용융몰딩법, 동결건조법 등이 사용되었는데, 이러한 방식으로 만들어지는 스캐폴드의 경우 복잡한 형상을 구현하기에 어려움이 있었다.
특히 상술한 바와 같이 손실이 눈에 잘 띄는 신체 부위이자 상당히 복잡한 형상을 가지는 귀의 경우에는, 과거의 스캐폴드 제작장치 및 제작방법으로는 자연스러운 형상을 재현하는 것이 거의 불가능하였다.
이러한 문제를 극복하기 위하여, 스캐폴드 제작 관련 기술분야에 복잡한 형상을 자유로이 만들 수 있는 임의형상 제작기술이 도입되었으며, SLA, SLS, FDM, 3D 플로팅, 3D 프린팅 등의 방식이 사용되고 있다.
이러한 생체조직 프린팅 방식은 평면의 플레이트 상에서 프린팅이 진행되기 때문에 생체조직 중 굴곡면을 가진 귀, 코, 연골 등과 같은 정교한 생체조직에 대한 프린팅에 대해 형상 정밀도가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 생체조직을 프린팅하는 과정에서 생체조직층을 지지하기 위한 희생층을 제작한 다음, 생체조직이 완료되면 희생층을 제거해야만 하기 때문에 제작공정이 복잡하고 제작시간이 길어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 생체조직 방식은 평면의 플레이트 상에서 평면의 층을 적층시키는 방식에 의해 생체조직을 형성하는 바, 프린팅된 생체조직층들은 물성이 낮아 각 층이 서로 잘 뜯어지는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0113253호(2017.10.12. 공개공고, 발명의 명칭 : 3차원 세포 프린팅 방법)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 생체조직의 형상과 반대되는 형상을 가진 음각몰드를 이용하여 생체조직을 프린팅 함으로써, 형상 정밀도가 향상시킬 수 있도록 하는 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 생체조직 제조방법은, 굴곡면을 가지는 생체조직의 재생을 위한 생체조직 제조방법에 있어서, 생체조직의 촬영을 통해 생체조직 이미지를 확보하는 이미지 확보단계; 상기 생체조직 이미지를 생체조직 형상 데이터로 변환시키는 데이터 변환단계; 상기 생체조직의 형상 데이터를 가지고 상기 생체조직 이미지와 반대되는 굴곡면을 가지는 생체조직의 음각몰드 형상 데이터를 형성하는 음각몰드 형상 데이터 형성단계; 상기 음각몰드 형상 데이터를 바탕으로 음각몰드를 제작하는 음각몰드 제작단계; 상기 음각몰드 상에 생체조직재료를 프린팅하여 생체조직층을 형성하는 생체조직층 형성단계; 및 상기 생체조직층으로부터 상기 음각몰드를 제거하는 음각몰드 제거단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 생체조직 제조방법에 있어서, 상기 생체조직층 형성단계는, 생분해성 폴리머를 프린팅하여 상기 생체조직층의 프레임을 형성하는 프레임 형성단계; 및 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액을 프린팅하여 상기 생체조직층의 세포영역을 형성하는 세포영역 형성단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 생체조직 제조방법에 있어서, 상기 음각몰드 제작단계에서는, 프린팅 헤드부의 제1 노즐에 수용된 몰드재료를 프린팅하여 음각몰드를 제작하고, 상기 프레임 형성단계에서는, 상기 프린팅 헤드부의 제2 노즐에 수용된 상기 생분해성 폴리머를 프린팅하여 상기 프레임을 형성하며, 상기 세포영역 형성단계에서는, 상기 프린팅 헤드부의 제3 노즐에 수용된 상기 세포용액을 프린팅하여 상기 세포영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생체조직 제조방법에 있어서, 상기 생체조직재료는, 생분해성 폴리머 및 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액 중 어느 하나가 사용되거나 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생체조직 제조방법에 있어서, 상기 생체조직층 형성단계에서는 상기 생체조직의 형상 데이터를 기반으로 하여 생성된 복수의 레이어 데이터 및 각 레이어 데이터에 마련된 경로 데이터를 따라 생체조직재료를 프린팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직은, 생체조직의 형상과 반대되는 형상을 가진 음각몰드를 이용하여 생체조직을 프린팅 함으로써, 프린팅된 생체조직의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직은, 굴곡면을 가진 음각몰드 형상을 따라 생체조직층이 형성된 것에 의해 프린팅된 생체조직의 물성을 향상시킬 수 있어 생체조직층 간에 뜯어지는 현상을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직은, 생체조직층의 형상을 유지하기 지지하기 위한 희생층를 제작할 필요가 없기 때문에, 제작공정이 단순해지는 것과 동시에 제작시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체조직 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체조직층 형성단계에 대한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체조직 제조방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드부의 제1 노즐을 이용하여 음각몰드를 형성하는 과정의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드부의 제2 노즐을 이용하여 생체조직층의 프레임을 형성하는 과정의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드부의 제3 노즐을 이용하여 생체조직층의 세포영역을 형성하는 과정의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체조직 제조방법에 대한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체조직층 형성단계에 대한 순서도이며, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체조직 제조방법을 단계별로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 생체조직 제조방법은 이미지 확보단계(S10)와, 데이터 변환단계(S20)와, 음각몰드 형상 데이터 형성단계(S30)와, 음각몰드 제작단계(S40)와, 생체조직층 형성단계(S50) 및 음각몰드 제거단계(S60)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에는 생체조직(200) 중 귀, 코, 연골 등과 같은 굴곡면을 가지는 생체조직(200)을 재생을 위한 생체조직(200) 프린팅 방법인 것으로서, 도 3은 생체조직의 일예로 연골을 프린팅하는 과정을 나타낸 것이다.
이때, 도 3의 (a)는 생체조직의 이미지를 확보하는 과정을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 생체조직 형상 데이터를 형성하는 과정을 나타낸 것이며, 도 3의 (c)는 음각몰드 형상 데이터를 형성하는 과정을 나타낸 것이다.
또한, 도 3의 (d)는 음각몰드를 제작하는 과정을 나타낸 것이고, 도 3의 (e)는 생체조직층을 형성하는 과정을 나타낸 것이며, 도 3의 (f)는 생체조직층으로부터 음각몰드를 제거하는 과정을 나타낸 것이다.
도 1 및 도 3의 (a)를 참조하면, 상기 이미지 확보단계(S10)는 생체조직(200)의 촬영을 통해 생체조직 이미지(10)를 확보한다.
도시되지는 않았지만, 이미지 확보단계(S10)는 CT(computed tomography) 또는 MRI(magnetic resonance imaging) 등과 같은 촬영기기에 의해 생체조직(200)을 촬영하여 2차원 이미지의 생체조직(200)을 확보한다.
도 1 및 도 3의 (b)를 참조하면, 상기 데이터 변환단계(S20)는 생체조직 이미지(10)를 생체조직 형상 데이터(20)로 변환시킨다.
데이터 변환단계(S20)는 이미지 확보단계(S10)에서 확보된 2차원 생체조직 이미지(10)의 각 픽셀 좌표에 깊이(depth) 정보를 부여하고 이에 기초하여 생체조직(200)의 좌측 이미지와 우측 이미지를 생성함으로써 2차원 평면의 생체조직 이미지(10)를 3차원 입체의 생체조직 형상 데이터(20)로 변환시킨다. 여기서, 생체조직 형상 데이터(20)는 캐드 데이터일 수 있다.
이때, 깊이 정보를 생성하는 방법으로는 자동 생성 방법과, 사용자가 직접 2차원 객체의 깊이 정보를 입력하는 수동 생성 방법이 사용될 수 있다.
즉, 데이터 변환단계(S20)에서는 2차원 생체조직 이미지(10)에 깊이(depth) 정보를 맵핑하여 생체조직 형상 데이터(20)를 생성하게 된다.
한편, 데이터 변환단계(S20)에서는 3차원의 생체조직 형상 데이터(20)를 생체조직(200)의 형상 출력용 파일로 변환시킬 수 있다.
보다 구체적으로는, 3차원의 생체조직 형상 데이터(20)를 표준형식의 파일로 저장하는데 제공되는 파일 형식인 STL FILE(STereoLithography File)로 변환한다.
즉, 3D 그래픽 소프트웨어로 저장된 파일을 3D 프린팅 장치로 출력할 수 있도록 만든 파일형식이 STL 포맷이다.
예를 들면, 생체조직 형상 데이터(20)로 모델링된 생체조직(200)의 내부를 삼각형을 사용하여 미세한 단위 요소로 조각내어 삼각망을 생성한다. 삼각망 생성은 공지된 다양한 방식으로 생성할 수 있기에 여기서 상세한 설명은 생략한다.
또한, 삼각망이 생성된 생체조직 형상 데이터(20)를 3차원 절개(Slice) 작업을 통해 3차원 프린터 장치에 정확한 명령을 전달할 수 있는 디지털 정보를 생성한다.
생성된 디지털 정보는 생체조직 형상 데이터(20)로 모델링된 생체조직(200)의 형상을 표현한 데이터 정보이며, 디지털 정보는 3차원 프린팅 장치를 위한 STL 파일 포맷으로 생성되어 메모리(미도시)에 저장된다.
여기서, 생성된 STL 파일이 3차원 프린터 장치에 입력되면 생체조직을 제작하게 되고, 후 가공을 거쳐 프린팅된 생체조직을 얻게 된다.
이때, 생체조직의 형상 출력용 파일은 후술할 생체조직층 형성단계(S50)에서, 자동으로 프린팅 과정이 수행될 수 있도록 하며, 생체조직(200)의 형상 출력용 파일은 복수의 레이어 데이터 및 각 레이어 데이터에 마련된 경로 데이터가 마련될 수 있다.
도 1 및 도 3의 (c)를 참조하면, 상기 음각몰드 형상 데이터 형성단계(S30)는 생체조직 형상 데이터(20)를 가지고 생체조직 이미지(10)와 반대되는 굴곡면을 가지는 생체조직(200)의 음각몰드 형상 데이터(30)를 형성한다.
도 1 및 도 3의 (d)를 참조하면, 상기 음각몰드 제작단계(S40)는 음각몰드 형상 데이터(30)를 바탕으로 음각몰드(100)를 제작한다.
이때, 음각몰드(100)는 음각몰드 형상 데이터(30)에 의해 제작됨에 따라 음각몰드 형상 데이터(30)에서 형성된 굴곡면과 동일한 굴곡면(101)을 가지게 된다.
본 발명의 일 실시예에서의 음각몰드 제작단계(S40)는 후술하는 생체조직층(210)과 동일하게 3D 프린팅 장치를 이용하여 프린팅 된 것이 제시된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드부의 제1 노즐을 이용하여 음각몰드를 형성하는 과정 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 음각몰드 제작단계(S40)는 프린팅 헤드부(400)의 제1 노즐(410)에 수용된 몰드재료(310)를 음각몰드 형상 데이터(30)를 바탕으로 기판(G) 상에 3D 프린팅하여 제작할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 제1 노즐의 일측에는 상기 제1 노즐로 융융된 몰드재료를 공급하기 위하여, 몰드재료를 가열하는 제1 가열장치가 설치될 수 있다.
한편, 제1 노즐(410)의 일측과 연결되어 제1 노즐(410)로 몰드재료(310)를 공급하는 제1 공급부(440)가 구비될 수 있다.
물론, 음각몰드(100)는 사출방식으로 제작되거나, NC 선반, NC 프레이즈(fraise) 등으로 절삭하여 제작될 수도 있다.
3D 프린팅 장치는 디지털화된 3차원 제품 디자인을 2차원 단면으로 연속적으로 재구성하여 한층씩 인쇄하면서 적층하는 방식이다. 따라서, 기존의 기계가공 방식 예들 들면, 선반 가공 및 CNC 가공 등으로 제작되었던 기존 음각몰드에 비해 정밀하고 깨끗한 음각몰드(100)를 제작할 수 있어 개인 생체조직(200)에 맞게 디자인하기 용이하다.
이때, 몰드재료(310)는 실리콘, 금속, 내성 플라스틱 재료 또는 사용에 적용될 수 있는 어느 유형의 재료일 수 있다.
한편, 기판(G)은 음각몰드(100)와 일체로 제작될 수 있다. 즉, 음각몰드 형상 데이터 형성단계(S30)에서 기판 형상 데이터를 추가함으로써, 상기 음각몰드 제작단계(S40)에서 음각몰드(100)와 기판(G)이 일체로 형성할 수 있게 된다.
도 1 및 도 3의 (e)를 참조하면, 상기 생체조직층 형성단계(S50)는 음각몰드(100) 상에 생체조직재료를 프린팅하여 생체조직층(210)을 형성한다.
이때, 생체조직층(210)을 형성하기 위한 생체조직재료는 생분해성 폴리머(320) 및 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액(330) 중 어느 하나가 사용되거나 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생분해성 폴리머는 생분해성 폴리머를 가열하여 만들어지는 용용된 생분해성 폴리머가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 프레임(211)의 생체조직재료는 생분해성 폴리머(320)가 사용된 것이 제시되고, 세포영역(212)의 생체조직재료는 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액(330)이 사용된 것이 제시된다.
도 2를 참조하면, 생체조직층 형성단계(S50)는 프레임 형성단계(S51) 및 세포영역 형성단계(S52)를 포함할 수 있다. 이때, 생체조직층 형성단계(S50)를 반복해서 수행되면서 원하는 형상의 생체조직을 형성할 수 있다.
상기 프레임 형성단계(S51)는 생분해성 폴리머(320)를 프린팅하여 생체조직층(210)의 프레임(211)을 형성한다. 이때, 프레임(211)은 생체조직(200)의 세포영역(212)을 지지하는 스캐폴드일 수 있다.
한편, 프레임(211)은 생체조직의 외곽측에서 세포영역(212)을 지지하는 외곽프레임(211a)과 외곽프레임(211a)의 내부에 배치되어 세포영역(212)을 지지하는 뼈대 프레임(211b)을 포함할 수 있다.
생체조직(200)의 재생을 위해 사용되는 프레임(211)의 생체조직재료는 기본적으로 조직세포가 그 위에 잘 유착되어야 하며, 조직세포가 재료 표면에 유착하여 3차원적 구조를 가진 조직을 형성할 수 있도록 기질 또는 지지체의 역할을 충분히 할 수 있는 기계적 강도를 가져야 한다.
또한, 이식된 생체조직(200) 내의 세포와 숙주 세포 사이에 위치하는 중간 장벽으로서의 역할도 해야 하는데 이를 위해서는 이식 후 혈액응고나 염증반응이 일어나지 않는 무독성의 생체적합성이 있어야 한다. 또한, 이식된 세포가 새로운 체내 조직으로서 기능과 역할을 하게 되면 원하는 시간 안에 생체 내에서 완전히 분해되어 사라질 수 있는 생분해성을 지녀야 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 프레임(211)의 생체조직재료로 생분해성 폴리머(320)가 사용되는 것이 바람직한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드의 제2 노즐(420)을 이용하여 생체조직층(210)의 프레임(211)을 형성하는 과정의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 프레임 형성단계(S51)는 프린팅 헤드부(400)의 제2 노즐(420)에 수용된 생분해성 폴리머(320)를 3D 프린팅하여 제작할 수 있다.
이때, 제2 노즐(420)은 제1 노즐(410)의 일측에 배치될 수 있으며, 제1 노즐(410)을 이용하여 제작몰드를 제작한 다음에, 바로 제2 노즐(420)을 이용하여 음각몰드(100) 상에 생체조직층(210)의 프레임을 형성할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 제2 노즐의 일측에는 상기 제2 노즐로 융융된 생분해성 폴리머를 공급하기 위하여, 생분해성 폴리머를 가열하는 제2 가열장치가 설치될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 제2 노즐(420)의 일측과 연결되어 제2 노즐(420)로 생분해성 폴리머(320)를 공급하는 제2 공급부가 구비될 수 있다.
생체조직층(210)의 프레임(211)은 앞서 상술한 STL 파일에 저장된 생체조직(200)에 대한 복수의 레이어 데이터 및 각 레이어 데이터에 마련된 경로 데이터를 따라 프린팅되어 형성될 수 있다.
이때, 생체조직층(210)의 프레임(211)은 체내에서 분해 가능한 생분해성 폴리머(320)로 이루어졌기 때문에 일정시간이 지나면 체내에서 분해되어 체외로 배출될 수 있다.
상기 생체조직층(210)의 세포영역 형성단계(S52)는 세포용액(330)을 프린팅하여 생체조직층(210)의 세포영역(212)을 형성한다. 이때, 생체조직층(210)의 세포영역(212)이 형성되는 동안 프레임(211)에 의해 세포영역(212)이 지지될 수 있다.
이때, 세포용액(330)은 세포와 바이오 잉크가 혼합된 용액일 수 있다.
바이오 잉크는 콜라겐, 젤라틴(gelatin), 알지네이트(alginate), dECM 등이 사용될 수 있다.
이러한 바이오 잉크는 프린팅한 생체조직층(210)의 세포영역(212) 모양을 유지할 수 있을 정도의 기계적 강도를 가짐과 동시에 자연 조직 내부 환경에 가까운 마이크로 환경을 세포에 제공해 줌으로써 생체 내 조직과 유사한 반응을 유도할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드부의 제3 노즐을 이용하여 생체조직층의 세포영역을 형성하는 과정의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 세포영역 형성단계는 프린팅 헤드부(400)의 제3 노즐(430)에 수용된 세포용액(330)을 프린팅하여 제작할 수 있다.
이때, 제3 노즐(430)은 제2 노즐(420)의 일측에 배치될 수 있으며, 제2 노즐(420)을 이용하여 음각몰드(100) 상에 생체조직(200)의 프레임(211)을 형성한 다음에, 바로 제3 노즐(430)을 이용하여 프레임(211) 내측에 생체조직층(210)의 세포영역(212)을 형성할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 제3 노즐(430)의 일측과 연결되어 제3 노즐(420)로 세포용액(320)을 공급하는 제3 공급부가 구비될 수 있다.
생체조직층(210)의 세포영역(212)은 앞서 상술한 STL 파일에 저장된 생체조직(200)에 대한 복수의 레이어 데이터 및 각 레이어 데이터에 마련된 경로 데이터를 따라 프린팅되어 형성될 수 있다.
한편, 프린팅 헤드부(400)는 좌우이송부(450)가 구비될 수 있으며, 각 노즐(410,420,430)이 좌우이송부(450) 의해 좌우로 이동될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 프린팅 헤드부(400)는 상하이송부가 구비될 수 있으며, 각 노즐(410,420,430)이 상하이송부에 의해 상하로 이송되어 음각몰드(100)와 각 노즐(410,420,430) 간의 간격을 조절할 수 있다.
상기한 바와 같은 생체조직층(210) 형성과정이 반복되면서 음각몰드(100) 상에 생체조직층(210)이 적층되어 생체조직(200)을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 3의 (f)을 참조하면, 상기 음각몰드 제거단계(S60)는 생체조직층(210)으로부터 음각몰드(100)를 제거하는 제거한다.
상술한 바와 같이 생체조직층 형성단계(S50)를 통해 생체조직층(210) 형성과정이 반복되면서 음각몰드(100) 상에 생체조직층(210)이 적층되어 생체조직(200)되고, 음각몰드 제거단계(S60)에서 적층된 생체조직층(210)으로부터 음각몰드(100)를 제거하면 완성된 생체조직(200)을 획득할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 3D프린팅 가공에 의해 음각몰드를 제작한 것을 제시하였으나, 기계적인 가공에 의해 제작된 음각몰드가 사용될 수도 있다.
예를 들면, 알루미늄 재질을 이용하여 종래의 기계가공법에 의해 음각몰드를 제작한 다음 음각몰드 상에 프레임 및 세포영역을 형성하여 생체조직을 형성할 수도 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직은, 생체조직의 형상과 반대되는 형상을 가진 음각몰드를 이용하여 생체조직을 프린팅 함으로써, 프린팅된 생체조직의 형상 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직은, 굴곡면을 가진 음각몰드 형상을 따라 생체조직층이 형성된 것에 의해 프린팅된 생체조직의 물성을 향상시킬 수 있어 생체조직층 간에 뜯어지는 현상을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 생체조직 제조방법 및 이에 의해 제조된 생체조직은, 생체조직층의 형상을 유지하고 지지하기 위한 희생층를 제작할 필요가 없기 때문에, 제작공정이 단순해지는 것과 동시에 제작시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 생체조직 이미지 20: 생체조직 형상 데이터
30: 음각몰드 형상 데이터 100: 음각몰드
200: 생체조직 210: 생체조직층
S10: 이미지 확보단계 S20: 데이터 변환단계
S30: 음각몰드 형상 데이터 형성단계 S40: 음각몰드 제작단계
S50: 생체조직층 형성단계 S60: 음각몰드 제거단계

Claims (6)

  1. 굴곡면을 가지는 생체조직의 재생을 위한 생체조직 제조방법에 있어서,
    생체조직의 촬영을 통해 생체조직 이미지를 확보하는 이미지 확보단계;
    상기 생체조직 이미지를 생체조직 형상 데이터로 변환시키는 데이터 변환단계;
    상기 생체조직의 형상 데이터를 가지고 상기 생체조직 이미지와 반대되는 굴곡면을 가지는 생체조직의 음각몰드 형상 데이터를 형성하는 음각몰드 형상 데이터 형성단계;
    상기 음각몰드 형상 데이터를 바탕으로 음각몰드를 제작하는 음각몰드 제작단계;
    상기 음각몰드 상에 생체조직재료를 프린팅하여 생체조직층을 형성하는 생체조직층 형성단계; 및
    상기 생체조직층으로부터 상기 음각몰드를 제거하는 음각몰드 제거단계;를 포함하고,
    상기 생체조직층 형성단계는,
    상기 생체조직재료를 프린팅하여 상기 생체조직층의 외곽측에 배치되는 외곽프레임과 상기 외곽프레임의 내부에 배치되는 뼈대프레임을 형성하는 프레임 형성단계; 및
    상기 생체조직재료를 프린팅하여 상기 뼈대프레임이 배치된 상기 외곽프레임의 내부에 세포영역을 형성하는 세포영역 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체조직 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 형성단계에서 상기 생체조직재료는 생분해성 폴리머이고,
    상기 세포영역 형성단계에서 상기 생체조직재료는 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액인 것을 특징으로 하는 생체조직 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 음각몰드 제작단계에서는, 프린팅 헤드부의 제1 노즐에 수용된 몰드재료를 프린팅하여 음각몰드를 제작하고,
    상기 프레임 형성단계에서는, 상기 프린팅 헤드부의 제2 노즐에 수용된 상기 생분해성 폴리머를 프린팅하여 상기 프레임을 형성하며,
    상기 세포영역 형성단계에서는, 상기 프린팅 헤드부의 제3 노즐에 수용된 상기 세포용액을 프린팅하여 상기 세포영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 생체조직 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 생체조직재료는,
    생분해성 폴리머 및 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액 중 어느 하나가 사용되거나 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 생체조직 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생체조직층 형성단계에서는 상기 생체조직의 형상 데이터를 기반으로 하여 생성된 복수의 레이어 데이터 및 각 레이어 데이터에 마련된 경로 데이터를 따라 생체조직재료를 프린팅하는 것을 특징으로 하는 생체조직 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 생체조직 제조방법에 의해 제조되는 생체조직으로서,
    생분해성 폴리머 또는 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액으로 이루어지고, 상기 생체조직층의 외곽측에 배치되는 외곽프레임과 상기 외곽프레임의 내부에 배치되는 뼈대프레임을 구비하는 프레임; 및
    생분해성 폴리머 또는 세포와 바이오 잉크가 혼합된 세포용액으로 이루어지고, 상기 뼈대프레임이 배치된 상기 외곽프레임의 내부에 형성되는 세포영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체조직.
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