나노기술 및 정책 정보

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핀란드의 알토 대학교(Aalto University) 연구팀이 박테리아를 사용하여 나노 셀룰로오스로 만든 복잡하게 설계된 3 차원 물체를 생산했음. 이 기술을 통해 제조된 강력한 발수성(또는 초소수성) 표면을 사용하여 세균 군집의 성장을 유도할 수 있었음. 이 물체는 조직 재생을 지원하거나 손상된 장기를 대체하는 스캐폴드를 포함하여 의료용으로 엄청난 잠재력을 보여줌. 현재의 3D 프린팅 방법을 통해 만들어진 섬유질 물체와 달리, 새로운 기술은 사람의 머리카락보다 1000 배 더 얇은 직경을 가진 섬유를 레이어에 걸쳐 모든 방향으로 정렬할 수 있으며 두께와 형상의 다양한 그라데이션을 줄 수 있음. 조직 재생에 적용할 수 있는 새로운 가능성을 제시함. 이러한 종류의 물리적 특성은 근육과 뇌에서 발견되는 특정 유형의 조직 성장과 재생을 지원하는 재료에 결정적으로 중요함.

이 기술은 병 안에 들어가는 수십억 개의 작은 3D 프린터를 가지고 있는 것과 같음. 박테리아는 올바른 입력을 통해 제공된 빌딩 블록을 가지고 복잡한 모양과 구조를 만드는 천연 마이크로 로봇이라고 생각할 수 있음. 호기성 박테리아가 물과 영양소(설탕, 단백질 및 공기)가 있는 초소수성 템플레이트에 들어가면 나노 셀룰로오스를 생성함. 초소수성 표면은 기본적으로 얇은 공기층을 가두어 박테리아가 템플레이트의 표면과 모양을 복제하는 섬유질 생물막을 생성하도록 함. 시간이 지남에 따라 생물막이 두꺼워지고 물체가 강해짐. 이 기술을 사용하여 연구팀은 단일 머리카락 지름의 10 분의 1부터 최대 15-20cm까지 미리 설계된 특징대로 3D 개체를 만들었음. 나노 크기의 섬유는 인체 조직에 접촉했을 때 부작용을 일으키지 않음. 이 방법은 외과의를 훈련시키거나 체외 검사의 정확성을 향상시키기 위해 실제 장기 모델을 성장시키는 데 사용될 수도 있음.

강력한 셀룰로오스 나노 섬유와 이들이 형성하는 네트워크를 활용하는 이 바이오 패브리케이션 영역을 확장하는 것은 정말 흥미진진함. 연구팀은 노화 관련 조직 퇴화를 위한 응용 분야를 탐구하고 있음. 자연과 이를 모사한 공학 모두에서 초소수성 표면은 먼지 입자 및 미생물의 접착을 최소화함. 이 작업은 초소수성 표면을 사용하여 자연적으로 제조된 재료를 정확하게 생산할 수 있는 새로운 가능성을 열어줄 것으로 기대됨.

박테리아가 제거될 수도 있지만 최종 물질에 남아 있을 수도 있기 때문에 3D 물체는 시간이 지남에 따라 살아있는 유기체로 진화할 수도 있음. 이 발견은 박테리아로 제작된 재료를 완벽하게 제어하기 위한 중요한 단계를 제공함.

본 연구 성과는 ‘ACS Nano’ (“Guiding Bacterial Activity for Biofabrication of Complex Materials via Controlled Wetting of Superhydrophobic Surfaces”) 지에 게재됨