혁신적인 3D 프린팅 시스템은 살아있는 유기체를 실시간으로 안전하게 조립

미네소타 대학교(University of Minnesota)의 연구원들은 무작위로 분포된 유기체를 정밀하게 자율적으로 인식하고 배치할 수 있는 획기적인 적응형 3D 프린팅 시스템을 개발했다. 이 혁신적인 기술은 동종 업계 최초로, 생체 영상, 사이버네틱스, 냉동 보존, 살아 있는 유기체를 기술 장치에 통합하는 등의 분야에서 상당한 이점을 제공한다. 최근 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 발표된 연구 결과는 이미 이 기술에 대한 특허 출원 중으로 이어졌다.

시스템 작동 방식

이 시스템은 유기체가 정지해 있든, 물방울로 둘러싸여 있든, 움직이고 있든 유기체를 감지하고 지정된 위치에 정확하게 배치하는 방식으로 작동한다. 실시간 시각 및 공간 데이터를 활용하여 유기체를 식별하고 안전하게 배치하는 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 방법을 사용한다.

이러한 수준의 정밀도와 적응성은 수동 개입이 필요한 기존 방법에 비해 크게 개선되었다. 수동 처리는 시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라 일관되지 않은 결과를 초래할 수도 있다. 새로운 시스템은 이 프로세스를 간소화하여 이러한 작업에 필요한 시간을 줄이는 동시에 일관되고 신뢰할 수 있는 결과를 보장한다.

응용 프로그램 및 이점

이 적응형 기술은 다양한 생물학적 과정의 효율성을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 예를 들어, 유기체의 처리를 가속화하고 살아있는 것과 죽은 것을 구별함으로써 냉동 보존에 혁명을 일으킬 수 있다. 또한 곡면에 유기체를 정확하게 배치하고 맞춤형 모양의 재료 및 장치에 통합할 수 있다.

이 기술의 실제 적용은 이미 제브라피시 배아의 냉동 보존에서 입증되었다. 새로운 시스템은 수동 처리 속도를 12배 향상시켰다. 또 다른 예는 시스템이 무작위로 움직이는 딱정벌레의 움직임을 추적 및 기록하고 이를 기능 장치에 통합하는 것과 관련이 있다.

앞으로의 발전 상황

연구팀은 앞으로 이 기술을 로보틱스와 결합해 현장에서 사용할 수 있도록 휴대할 수 있도록 만들어 이 기술을 더욱 발전시킬 계획이다. 이를 통해 연구원들은 접근하기 어려운 위치에서 유기체나 샘플을 수집할 수 있어 시스템의 적용 가능성과 영향력을 확대할 수 있다.

이 선구적인 작업은 생물 시스템 보존을 위한 첨단 기술 엔지니어링 연구 센터(ATP-Bio)와 협력하여 수행되었다. 박사 과정 학생인 Kieran Smith와 Daniel Wai Hou Ng, JiYong Lee, John Bischof 교수, 선임 연구원인 Michael Han 박사가 주요 기여자였다.