오가노이드(장기유사체)와 같은 미니 장기를 만드는 데 쓰이는 바이오잉크 프린팅의 발열과 속도 문제를 해결한 새로운 잉크젯 기술이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 바이오닉스연구센터 이병철 책임연구원 연구팀이 전자재료연구센터 백승협 책임연구원, 고려대 김태근 교수와 공동으로 압전물질(기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 물질)을 활용해 기존보다 두께가 얇으면서도 성능은 높인 바이오잉크용 잉크젯 프린트 헤드를 개발했다고 8일 밝혔다.

바이오프린팅은 세포와 하이드로젤 같은 바이오잉크를 사용해 인체 조직이나 장기 같은 3차원(3D) 구조물을 제작하는 기술이다. 생체 재료를 쓰는 만큼 잉크젯 장비의 발열에 민감하고, 대부분 하나의 바늘을 가지는 주사기 형태 정도에 머물러 제작에 오랜 기간이 걸리는 게 기술의 한계점으로 여겨져 왔다.

이에 연구팀은 전기에 따라 압력이 변하는 물질인 압전물질 중 하나인 'PMN-PZT' 박막을 재료로 사용해 자유롭게 조절할 수 있는 16개 잉크 토출부를 0.3㎜ 간격으로 배치한 프린트 헤드를 개발했다.

박막 형태로 잉크젯 두께를 줄여 하이드로젤을 기존 대비 2분의 1 수준인 지름 32마이크로미터(㎛, 100만분의 1m) 크기로 출력하는 데 성공했으며, 출력 속도도 초당 1.2m로 빨라졌다고 연구팀은 설명했다. 또 발열을 기존 잉크젯 대비 73.4% 줄여 출력할 때 온도 상승을 3.2도 이내로 억제해 동작 온도를 30도 이하로 유지함으로써 바이오잉크 변성을 최소화했다고 연구팀은 덧붙였다.

이 책임연구원은 "고해상도 3D 오가노이드 장기 모델 제작에 대한 가능성을 높였다"며 "젤라틴 등 다양한 바이오잉크를 시도해 실제 이식 치료 및 독성 평가에 적용이 가능한 장기를 만들 수 있는 3차원 바이오프린터를 상용화할 계획"이라고 말했다.

연구 결과는 지난 6월 국제학술지 '센서 및 구동기 B: 화학'에 온라인으로 발표됐으며, 이달 15일 오프라인으로도 실린다.