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[분석]알아두면 좋은 국내외 3D 프린팅 기술 현황③

3D 프린팅 기술의 바이오메디컬 분야로의 적용

[글로벌메이커스 이지숙 기자] 최근 들어 대중들의 뜨거운 관심을 받고 있는 3DPrinting 기술은 복잡한 3차원 형상을 적층 제조 기법을 통해 생산하는 생산제조 기술 중 하나로서, 2013년 2월 미국 오바마 대통령 국정연설에서 제조 방식의 혁신을 가져올 기술로 소개되며 주목을 받았다.

또 영국의 이코노미스트(Economist) 지는 3D Printer가 내연기관과 컴퓨터에 이어 3차 산업혁명을 이끌 기술 중 하나로 소개했다. 이러한 3D Printing 기술은 기존 생산제조 기술에서 널리 사용되는 CAD/CAM 기술을 기반으로 기존 생산제조 기술에 비해 내/외부 구조가 좀더 복잡한 3차원 형상을 비교적 간단하게 제작할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이러한 제조 기술의 특성상 바이오 메디컬 분야에서 그활용 가치가 높게 평가되고 있다. 인간의 체내 조직 및 장기는 사람마다 조금씩 서로 다른 형상을 지니고 있기 때문이다. 따라서, 향후 개인 맞춤형 의료기기 시장의 핵심 제조 기술의 하나로 3D Printing 기술이 각광을 받고 있다.

해외의 3D 프린팅 기술의 바이오분야로의 적용은 매우 활발히 진행되고 있다. 이미 임상적용에 성공하여 생명을 살린 경우도 보고되었고, 상품화에 성공하여 큰 수입을 일으키고 있는 사례도 보고되고 있다.

우선 미국 미시간 대학 병원의 의료진과 공대 연구진은 3D Printer를 활용하여 희귀 장애로 호흡 곤란을 겪던 아기의 생명을 구했다. ‘기관지연골연화증’을 겪으며 숨만 쉬어도 기도벽이 무너져 내려 생명에 위협을 받던 아이를 구한 것.

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미국 미시간 대학 공동연구진을 통해 맞춤형 기도 부목 수술을 받은 카이바


미국 미시간 대학의 공동연구진은 아이의 기도 형상을 MRI로 촬영해 분석한 뒤, 3D 프린팅 기술로 맞춤형 기도 부목을 제작하였다. 이 기도 부목은 생분해성 고분자인 Polycapro Lactone으로 제작되어 3년 후 분해되어 없어지도록 설계됐다.

아이는 수술 후 제작한 부목 주변으로 새로운 조직이 생성되었고, 이제는 스스로 정상적인 호흡을 할 수 있게 되었다. 수술 후 1년 동안 아이는 건강하게 성장했다.

또 영국서는 의료용 임플란트에 이용되는 고성능 폴리머를 판매하고 있으며, 이를 이용하여‘Osteofab’이라는 환자 맞춤형 두개골지지체를 3D Printing으로 제작하는 데 성공하였다. ‘Osteofab’은 2013년 2월에 미국인 남성 환자의 두개골모양에 75% 맞게 모델링하고 3D printing하여 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 획득한 바 있다.

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OsteoFab


이 외에도 미국은 환자 맞춤형 투명교정기인‘인 비절라인’을 개발하여 판매 중이다. 기존의 치아 교정기는 금속의 철사가 드러나는 형태로 인해 환자는 교정 기간 동안 심미적 불편함을 감수하여야 했다. 그러나 얼라인테크놀러지 사의 투명교정기는 투명한 재료를 이용하여 3D 프린팅함으로써 외관상 표시가 나지 않는 장점과 함께 환자의 부정교합 정도에 맞춘 환자 맞춤형 치아 교정기를 제공한다. 이를 통해 전 세계 250만 명 이상의 부정교합환자들이 치료를 받았다.

국내에서는 최초로 부비동암 수술에 3D 프린터를 이용함에 따라 수술 후 발생할 수 있는 안면부 함몰 및 비대칭 부작용 가능성을 최소화하는 결과를 보였다. 삼성서울병원의 연구팀이 이뤄낸 성과다.

부비동 암 수술이 필요한 환자의 안면부 CT 데이터를 기반으로 미리 환자의 안면골 상태를 그대로 반영한 골격 모형을 3D 프린팅 기술로 제작한 후, 그 모형을 토대로 가상 수술시뮬레이션을 수행하여 수술 계획을 사전에 논의할 수 있게 한 것이다.

또 서울성모병원 성형외과 및 이비인후과 교수들과 포스텍 기계공학과 교수로 이뤄진 국내 연구팀은 코 없이 태어난 6세 몽골 소년‘네르구이’에게 3D 프린팅 기술을 이용하여 코로 숨을 쉴 수 있게 해주는 수술을 진행했다. 맞춤형 기도 지지체를 3D프린팅 기술을 이용해 제작했고, 아이는 코로 숨을 쉴 수 있게 됐다.

이러한 사례로 보듯이, 3D프린팅 기술의 바이오 메디컬 분야로의 적용 가능성은 엄청나다고 할 수 있다. 고령화사회가 도래한 시대, 세포 및 조직/장기를 직접 프린팅하는 개념인 바이오 프린팅 기술은 반드시 필요한 분야이면서도 더욱 꾸준히 성장해야 하는 분야임에는 틀림 없다.

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