[고든 정의 TECH+] 스스로 생분해되는 3D 프린팅 스텐트 (연구)

3D 프린터의 응용이 기대되는 분야 중 하나가 의료용 이식 장치 개발이다. 환자의 체내에 삽입할 임플란트, 인공 보형물, 인공 심장 판막이나 스텐트 등 여러 가지 의료 기기를 개별 환자에 최적화된 형태로 출력할 수 있기 때문이다. 실제로 3D 프린터 출력물을 이식하거나 삽입하는 시도가 활발하게 이뤄지고 있다.

스위스 취리히 연방공과대학 (ETH Zurich)의 과학자들은 환자 맞춤형 이식 기기를 만드는 데서 한 걸음 더 나아가 시간이 지나면 스스로 분해되어 흡수되는 생분해성 3D 프린터 출력 스텐트를 개발했다. 연구팀이 주목한 분야는 후두에서 기관지를 이어주는 큰 공기 통로인 기관(trachea)에 삽입하는 스텐트다. 암을 비롯한 여러 질병으로 기관이 좁아지거나 혹은 손상된 경우 의료진은 기관 스텐트를 이용해 공기가 통할 수 있는 통로를 유지해준다. 현재 주로 사용되는 스텐트는 단단한 금속 재질과 실리콘처럼 부드러운 소재로 된 것이다.

그런데 금속 스텐트의 경우 일단 기관 안에서 펼쳐지면 단단히 고정되는 장점이 있으나 대신 나중에 제거하기가 매우 어렵다. 실리콘 스텐트는 제거는 쉬우나 기관 안에서 제대로 고정되지 않고 움직여서 문제가 될 가능성이 크다. 현재 사용되는 기관 스텐트는 어느 것이든 환자의 기관 형태와 완전히 일치하지 않아 문제를 일으킬 수 있을 뿐 아니라 문제가 생겼거나 필요 없어진 후에도 제거가 힘들다. 그리고 두 종류의 스텐트 모두 제거하려면 상당히 번거롭고 위험할 수 있는 시술을 거쳐야 한다.

연구팀은 3D CT 스캔을 통해 환자의 기도 형태를 분석한 후 그 형태에 적합한 3D 프린터 출력 기관 스텐트를 만들었다. 여기까지는 최근 몇 년간 많은 연구가 이뤄져 새로운 것이 없는 내용이지만, 연구팀은 생분해성 소재를 잉크로 사용했다. 인체 내에서 스스로 분해되는 생분해성 소재는 그렇게 드물지 않지만, 3D 프린터로 생분해성 소재를 출력해 인체에 이식하는 일은 새로운 시도다.

연구팀은 다양한 형태의 생분해성 기관 스텐트를 쉽고 빠르게 출력하기 위해 디지털 광학 가공 (digital light processing, DLP) 기술을 사용했다. 잉크젯 프린터처럼 잉크를 분사하는 방식이 아니라 빛 민감하게 반응하는 생분해성 수지가 담긴 통에 적절한 패턴의 자외선을 노출해 3차원 구조물을 순식간에 출력하는 방식이다.

물론 이 방식은 아직 사람에서 검증되지 않았기 때문에 연구팀은 우선 토끼를 이용해 생분해성 기관 스텐트의 안전성과 성능을 테스트했다. 연구 결과 이 생분해성 스텐트는 완벽하게 작동했을 뿐 아니라 6-7주 안에 부작용 없이 흡수됐다. 앞으로 적절한 임상 시험을 거쳐 실제 사람에서 사용할 수 있는 가능성을 보여준 것이다. 의료용 3D 프린터의 활용 범위는 앞으로 점점 더 커질 것으로 기대된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com