Fabrication and Characterization of Artificial Ear Cartilages Containing ECM Powders using Bioprinting
바이오프린팅을 이용한 ECM 파우더가 포함된 인공 귀연골 제작 및 특정 연구
- 주제(키워드) 3D Bioprinting , Cartilage
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 신관우
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- UCI I804:11029-000000064861
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
전세계적으로 귀와 관련된 질병으로, 특히 귀연골 결손에 관한 미소증으로 인해 청력 및 자신감결여 등 고통받고 있는 사람들이 1만명 당 1명의 비율로 발생하고 있다. 본 연구는 미소증 환자들을 위한 귀연골을 3D 바이오프린팅 기술을 이용하여 만들어내기 위함이며, 특히 자연친화적 고분자를 합성소재보다 높은 비율로 사용하여 재현하기 위함이다. 본 연구는 GelMA, Alginate, Pegda 그리고 말의 늑골에서 추출된 decellularized ECM Powder를 섞은 Hydrogel을 Bio Ink로 사용하였다. GelMA, Alginate, Pegda를 이용하여 3D 바이오프린팅 연구가 선행된 바 있으나, 본 연구는 dECM 파우더를 섞어 이식 후 조직재생력을 도울 수 있도록 하였다. Hydrogel의 유체역학적 특성과 3D Bioprinting 기술로 Grid를 인쇄하여 적합한 온도와 압력, 속도, 높이를 optimize하였으며, 귀연골을 인쇄하기 앞서 사람의 왼쪽 귀모양을 인쇄하여 Extrusion 방법으로 입체를 구현할 수 있는지 시험하였다. 또한 UV와 이온 경화를 거친 후의 단단한 정도를 실제 사람의 귀 연골 단단한 정도(Young's modulus)를 비교하였을 때 일치하는 값을 얻을 수 있었으므로, 본 연구에서 진행하여 개발한 Hydrogel로 귀연골 3D 바이오프린팅에 사용할 수 있는 가능성을 발견하였다.
more초록/요약
Many people around the world suffer from the Ear-related diseases. Microtia, It is known that about one in every 10,000 to 20,000 people suffer, and about 5% are likely to have, if their parents or siblings are microtidal. And others have acquired the Ear defects after they had birth, which make difficulties of hearing, because of lacking the shape of their ears, and which making them difficult to hear and lack of confidence. This research is for them, to make a Ear Cartilage for their Ear cartilage surgery. Previous research had done with 3D Printing PLA, PGA like synthetic polymers for making the ear cartilage, and carried out operation to Human. However, there have been many reports on the toxicity or biodegradability of synthetic materials such as Med pores, which are mainly used, and reoperation have to be done in several cases. So this research used the Biocompatible hydrogel, not using synthetic polymer only. If the hydrogel is only synthetic polymer, It can be mechanically strong, but not biodegradable and biocompatible, so even after operation, this could not well settle down with near original tissue around them. The another important issue was adding dECM powder of Cartilage into the Hydrogel. If the dECM Powder added, after Final 3D Printed Final product transplatation, Cell metabolism will sustain more than 28days with higher cell biocompatibility. For this aim accomplished, The hydrogel(Bio Ink) is composed of GelMA(Gelatin Methacrylamide), Pegda(Polyethylene glycol diacrylate), Alginate and decellularized ECM powder of horse cartilage. The Hydrogel's Mechanical property for mimicking Young's modulus of Human Ear Cartilage was possible.
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