3D 바이오프린팅 기술은 생체재료와 세포를 정밀하게 적층하여 실제 인체 조직과 유사한 구조체를 제작하는 첨단 기술입니다. 본 연구실은 압출, 잉크젯, 광경화, 전기방사, 전기수력학 등 다양한 3D 프린팅 기법을 활용하여, 인공장기 및 조직 이식재를 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 기존의 2차원 세포 배양 방식과 달리, 세포 간 상호작용과 미세환경을 정밀하게 재현할 수 있어, 실제 인체 내 조직의 기능을 모사하는 데 큰 강점을 가지고 있습니다. 연구실에서는 생체적합성과 기계적 특성을 동시에 고려한 바이오잉크 개발, 조직 특이적 바이오잉크를 이용한 맞춤형 조직 제작, 그리고 복합 조직(혈관화 조직, 피부, 근육 등)의 대량생산 기술을 중점적으로 연구합니다. 또한, 3D 프린팅을 통해 제작된 인공조직은 신약 개발, 독성 평가, 질병 모델링 등 다양한 바이오메디컬 응용 분야에 활용되고 있습니다. 이러한 연구는 환자 맞춤형 치료, 이식용 인공장기, 그리고 동물실험을 대체할 수 있는 인공조직칩(Organ-on-a-Chip) 개발로 이어지며, 미래 의료기술의 혁신을 선도하고 있습니다. 특히, 실제 임상 적용을 위한 중개연구와 산업화 가능성까지 고려하여, 의료 현장에서 실질적으로 활용될 수 있는 기술 개발에 집중하고 있습니다.

세포와 조직은 다양한 물리적 자극(전단응력, 압축, 인장, 전기자극 등)에 의해 그 기능과 구조가 변화합니다. 본 연구실은 이러한 생체역학적 자극이 세포의 성장, 분화, 조직 형성 및 병리적 변화에 미치는 영향을 심도 있게 연구하고 있습니다. 이를 위해, 실제 생체 내 환경을 모사할 수 있는 바이오리액터 및 조직 배양기를 개발하여, 세포와 조직이 받는 물리적 자극을 체외에서 정밀하게 재현합니다. 기계생물학(Mechanobiology) 연구를 통해, 세포가 인지하는 미세환경의 기계적 특성과 생물학적 신호 간의 상호작용을 규명하고, 이를 바탕으로 조직공학적 재생기술을 개발합니다. 예를 들어, 혈관 내피세포의 혈류 전단응력에 대한 반응, 근육 조직의 주기적 인장 자극, 피부 조직의 강성 변화 등이 주요 연구 주제입니다. 이러한 연구는 조직의 성숙화, 기능성 향상, 그리고 질병 모델링에 중요한 역할을 합니다. 또한, 본 연구실은 세포 대량생산 및 분화 제어를 위한 유동기반 바이오리액터, 인공혈관 및 근육 조직의 성숙화 시스템, 그리고 환자 맞춤형 인공 근골격계(뼈, 연골) 및 임플란트 개발 등 다양한 응용 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해, 재생의학 및 맞춤형 치료 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공하고 있습니다.

본 연구실은 동물실험을 대체할 수 있는 질병 조직모델 및 Organ-on-a-Chip(장기칩) 개발에 주력하고 있습니다. 3D 바이오프린팅과 조직공학 기술을 융합하여, 실제 인체의 조직 구조와 기능을 모사하는 미니 장기칩을 제작함으로써, 신약 및 화장품의 독성·효능 평가, 질병의 병리기전 연구, 맞춤형 치료법 개발 등에 활용하고 있습니다. 특히, 혈관화된 인공피부, 지방, 근육, 종양 등 다양한 조직모델을 개발하고 있으며, 환자 맞춤형 종양모델, 대량생산용 종양모델, 혈관칩, 인공근육 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이러한 조직모델은 신약 스크리닝, 암 전이 연구, 만성질환 모델링 등에서 기존 동물실험의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 플랫폼을 제공합니다. 또한, 본 연구실은 마이크로니들 기반 약물전달시스템, 바이오센서 및 생체전자 기술을 접목한 스마트 조직칩 개발에도 앞장서고 있습니다. 이를 통해, 미래 정밀의료 및 개인 맞춤형 치료에 최적화된 연구 인프라를 구축하고 있습니다.