4D프린팅 기술은 3D프린터를 통하여 기본 구조를 제작하고, 제작된 구조물이 또 다른 기능적인 구조물의 형태로 자가변환(self transformation)하게 하는 기술이다.

바이오메카트로닉스학과 김근형 교수 연구팀 (김원진, 김민성)은 다양한 형태의 구조체를 간단하게 제작 할 수 있는 4D 프린팅 기술을 기반으로 근육조직과 같이 미세한 근육섬유다발(Myofibril)이 한 방향으로 배열된 형태의 세포지지체(scaffold)를 제작해냈다. 제작한 세포지지체에 근육세포를 배양하였으며, 세포의 배열과 근섬유의 형성 및 분화에 효과적으로 영향을 주는 것을 확인하였다.

배열된 미세 섬유다발로 이루어진 3차원 구조체 제작은 근육 뿐만 아니라 신경, 힘줄, 방광 등 미세 섬유다발로 이루어진 구조를 갖는 인체의 여러 조직의 재생 등에 적용이 가능한 활용도 높은 기술로서, 배열된 미세 섬유다발을 제작하기 위한 기존의 복잡한 기술들에 비해 매우 효율적이며 간단한 방법으로 다양한 복합 구조체를 제작 할 수 있다.

김근형 교수는 “이 연구는 4D 프린팅기법을 이용하여 배열된 미세 섬유다발 구조체 제작에 있어서 기존의 까다롭고 복잡한 방식과 차별되는 매우 효율적인 방법”이라며 “수-마이크론 크기의 미세한 섬유다발을 동시에 제작 및 배열함으로서 근육조직 뿐만 아니라 미세 섬유다발로 이루어진 다양한 인체조직(심장근육 및 신경)의 재생에 활용될 수 있는 매우 중요한 기술이 될 것”이라고 연구의 의의를 설명했다. 

이 연구는 교육과학기술부 한국연구재단 기초연구사업(중견연구자지원사업)의 지원으로 수행되었다. 소재과학분야의 전문학술지 Advanced Functional Materials (Impact Factor 12.1)에 4월 on-line 게재되었다.