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3D 프린팅 기술은 이전까지 불가능했던 의학적인 발전을 가능하게 하고 있다. 여기에서 3D 프린터가 만들어낸 놀라운 물건들 몇 가지를 소개한다. 앞으로의 혁신을 감안하면 이들은 그저 첫 걸음일 따름이다.

 

1. 인간의 귀
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프린스턴 대학 연구원들은 3D 프린트 생체 공학 귀 개념을 선보였다. 이 과학자들은 하이드로겔(배양 연골)을 사람의 귀 모양으로 인간 세포와 함께 심었다. 그리고 달팽이관 모양의 전극으로부터 신호를 처리할 수 있게 해주는 은 나노입자 합금으로 만들어진 유도 코일을 내장시켰다. 

 

이 3D 프린트된 귀는 음파를 증폭해 수신하고, 왼쪽과 오른쪽 귀가 한 쌍으로 동작해 스테레오 음악도 들을 수 있다. 생체 조직과 기능적인 전기 부품을 3D 프린팅을 통해 합침으로써 인간 장기보다도 더 잘 작동하는 장기를 만들어낸 접근법이었다.


2. 3D 출력된 부목이 유아의 생명을 구하다 

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미시간 대학의 CS 모트 소아 병원 외과의사들은 3D 프린트된 부목을 이식해서 18개월 된 개럿 피터슨(Gerrett Peterson)이라는 아이의 기도를 확보했다. 3D 프린트된 부목이 생명을 구하는데 사용된 것은 이번이 두 번째다.

 

개럿이라는 이 아이는 태어나서부터 지금까지 병원에서 호흡장치에 연결된 채 생활했지만 그럼에도 여전히 종종 호흡 곤란을 겪었다. 그의 기도가 압박되어서 작은 부목이 제 역할을 하지 못하게 되는 것이 문제였다.

 

의사들은 CT스캔과 CAD 소프트웨어를 활용해서 개럿의 기도 3D 모델을 만들고 기관지에 맞는 맞춤 부목을 설계했다.

 

이 부목은 파우더 재료(이번 사례에서는 생체 흡수성 막 혼합물)가 레이저를 통해 한데 가열되는 3D 기술인 선별적 레이저 소결 기술로 만들어졌다. 

 

프린트된 이 부목은 개럿의 기관지 양쪽에 이식되어 기도를 열어주고 적절히 성장할 수 있도록 돕는다. 3년 동안 이 부목은 생체에 흡수되고 기도는 결국 온전히 기능을 되찾을 전망이다. 

 

3. 3D 프린트된 무릎 반월상연골

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콜럼비아 대학 의료 센터는 FDM(fused deposition modeling)으로 알려진 3D 프린팅 모델을 활용해 무릎 반월상연골을 만들고 있다. 뼈를 보호하는 연골층인 반월상연골은 운동 중 부상으로 손상을 받거나 무릎 수술 과정에서 상실되는 경우가 종종 있다. 3D 프린트된 임플란트를 활용하는 이 기술은 성장 호르몬을 주입시켜 자체적으로 재성장을 유도하는 방식이다.

 

연구진에 따르면 양의 무릎이 인간의 무릎과 아주 유사하며, 이에 따라 양의 무릎이 단백질 주입 3D 비계설정을 테스트하는데 사용됐다. 3D 프린트된 반월상연골이 양에게 이식되고 3개월 후 단백질 주입 반월상 연골이 이식된 양은 일상적으로 걷게 되었다. 인간에게 적용되면 이 치료법은 무릎 연골을 잃어버려 심각한 관절염으로 이어질 수 있는 수백 만 명의 환자들을 도울 수 있을 전망이다.

 

4. 이식용 피부 프린트

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토론토대학은 MaRS 이노베이션(MaRS Innovations)와 협력해 모낭과 땀샘을 가진 이식 피부를 프린트할 수 있는 3D 프린터를 만들어냈다. 이 프린트는 환자의 성숙 세포와 기타 생체물질을 초소형 기기에 주입시켜 몇 개의 채널을 통해 사출한다.

 

생체물질은 이후 혼합되어 살아있는 조직 내 세포 성장을 유도하는 얇은 막 같은 물질인 “모자이크 하이드로겔(mosaic hydrogel)”을 형성하는 화학적 반응을 이끌어낸다. 이 하이드로겔은 조직의 여러 막을 생성할 수 있는 얇은 막으로 말려진다.

 

5. 3D 프린트된 칩 위의 생체 

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하버드 와이스 연구소(Wyss Institute at Harvard)와 웨이크 포레스트 재생 의학 연구소(Wake Forest Institute of Regenerative Medicine)는 3D 프린팅을 활용한 “칩 위의 생체(body on a chip)” 혹은 “칩 위의 장기(organs on a chip)”에 대한 연구를 주도해왔다. 여기에는 2인치 칩 위에 인간 세포를 사출해서 심장, 간, 폐, 혈액세포 등의 기능을 따라 하는 소형 장기를 생성하는 것도 포함돼 있다.

 

연구진에 따르면 '칩위의 생체' 기술은 제약부터 신체상의 화학작용제를 테스트하는데 사용될 수 있다. 두 대학과 글락소스미스클라인(GlaxoSmithKline), 오르가노보(Organovo) 등의 공공 기관 역시 3D 프린트된 조직 기술에 대한 연구를 수행해오고 있다.

 

와이스 연구소는 미세 가공 기법과 현대적인 조직 엔지니어링을 혼합해 인간 폐의 기계적 생화학적 요소를 따라 함으로써 약품 선별 기능을 하는 '칩위의 폐'(사진)를 만들어냈다.

 
6. 3D 두개골
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네덜란드 위트레흐트 대학 의료 센터의 외과의사들은 이 3D 프린트된 두개골을 활용해 평균보다 3배 두개골이 두꺼운 여성 환자를 살렸다. 두꺼워지는 두개골은 환자의 두뇌에 압력을 가해왔고, 이미 그녀의 시력을 잃게 만들고 운동 능력 상실까지 유발시켰다. 3D 프린팅이 나오기 전까지는 “그런 환자를 치료하는 효과적인 처치법은 없었다”라고 뇌 외과의사 본 베르웨이지는 이야기했다.

 

<출처 : http://www.ciokorea.com/slideshow/23565 >

 


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