Development of a novel three-dimensional printing method (dragging technique) and its application

Abstract

본 연구에서 점성을 가진 재료가 3차원 프린터 노즐을 통해 토출될 때 늘어지는 현상을 제어하여 다공성 구조체를 제작하는 새로운 3차원 프린팅 기법(dragging technique)을 개발하였다. Dragging technique 를 이용한 3차원 프린팅을 위하여 설계 변수 제어와 프린팅 공정 변수 제어가 필수적이며, 이를 활용하여 제작하고자 하는 3차원 구조체의 미세 기공 크기, 유연성을 극대화 할 수 있다. 뿐만 아니라, 기존 3D 프린팅 기법(4-axial printing, electo-spinning) 으로 제작 하지 못하는 다양한 형태의 구조체 제작이 가능하며 특히, 혈관, 신경, 식도 등과 같이 관형 구조를 갖는 조직공학 세포지지체 제작 시 실제 조직의 형태학적 특징을 모사한 다층 구조체 제작이 가능하다. 본 연구에서는 Dragging technique 를 이용해서 식도 재건술에 활용 가능한 인공 식도 구조체 개발 연구에 응용하였다. 개발된 인공 식도 모사 구조체는 실제 식도의 형태학적 특징을 모사하여 다층구조 (점막층, 근육층)를 갖도록 제작하였다. 3차원 프린팅된 인공 식도 모사 구조체는 medical grade PCL(polycaprolactone)으로 제작되었으며, FE-SEM 을 이용한 형태학적 분석, 기계적 특성 분석, 시뮬레이션(finite element analysis)를 통하여 구조적 특성 분석을 수행하였다.