다양한 분야에서 패러다임을 파괴하는 3D프린팅기술

최근 3D프린팅 기술이 크게 발전하면서 의료분야에서 혁명을 몰고 있다.

보철.인공팔, 양악수술, 성형수술, 보청기, 치아교정, 의수.의족등 의술에 폭넓게 활용되고 있으며 나아가 움직이는 장기조직까지 프린팅하는 단계로 진화하고 있다.

​3D프린팅기술은 의료기기를 비롯한 의료의 다양한 분야에서 기존 패러다임을 파괴하고 있다.

어떻게 보면 의료기기 및 의료보조기, 임상실험의 생존게임은 3D프린터에 달렸다고 볼 수 있다.

3D프린팅의 가장 큰 수혜자는 각종 사고로 장애를 입은 사람들이다.

3D프린터는 1980년대부터 활용되기 시작했지만 의료분야에 응용된것은 최근 몇년전에 불과하다.

​3D프린터는 복잡한 모형의 본을 뜨는데 이용됐지만 최근들어 개인의 치아 및 고관절, 인공뼈등  맞춤형 제작으로 발전됐다.

국내에는 얼굴뼈이식, 대동맥질환치료, 관절수술등에 3D프린터를 제한적으로 활용하고 있지만,
미국 등 국외에서는 의족 및 의수에서 치아, 심장판막에 이르기까지 주문형 제작이 폭넓게 이뤄지고 있다.

​또한 인체조직 및 장기까지 3D프린터로 제작이 가능해 지면서 미국 병원 30~40곡에서 중증질환 치료에 새로운 지평을 열어가고있다

특히 3D프린터에 인간세포를 장착해 살아있는 인체조직을 프린팅하는 '바이오프린팅' 시대를 열고 있으며, 의약품 독성실험에 3D프린터가 활용돼 동물보다 훨씬 정확한 통계를 뽑아내고 있다.

이처럼 3D프린팅이 의료 패러다임을 바꾸면서 미국 국립보건원(NIH)은 2013년 6월 '3D프린터 거래소(3-D Print Exchange)'를 출범시켜 정보를 공유하고 다운로드 할 수 있도록 하고 있다.

식품의약국(FDA)은 3D프린팅 기술이 의료기기에 어떤 영향을 주는 지 연구하는 실험실 2개를 만들었다.

프란시스 콜린스 미국국립보건원장은 "3D프린팅은 의료분야 연구의 틀을 바꿀 엄청난 잠재력을 가지고 있으며 시간과 비용을 절감하고 다양하고 중요한 임상실험을 할 수 있어 투자대비 얻는 수익이 엄청나다" 말했다.

미국 웨이크 포레스트연구소 안토니 아탈라 소장은 페트리접시(세균배양에 사용되는 용기)에서 축소형 간을 이미 배양해 인체장기 '창조'에 한걸음 더 진일보하고 있다.

아탈라 소장은 "편지나 출판물을 인쇄하던 잉크젯 프린터가 이제는 치아, 손가락, 고관절의
모형을 플라스틱, 금속젤, 가루분말로 창조해 내고 있다" 말했다.

조지아 기술연구소 척 장 교수는 "과거에는 치아크라운(치아를 본뜨는 것)은 별도 작업실에서 제작하기 때문에 며칠이 걸렸고 무엇보다 환자가 치과병원에 3~4번을 방문해야 했지만 지금은 그자리에서 치아스캔을 떠서 곧바로 크라운을 프린트 할 수 있다" 말했다.

3D프린팅은 이식수술에도 사용되는데, 미국 미시간 모트 어린이 병원의료진은 최근 2년사이 3D프린터로 제작한 플라스틱 장기를 호흡기관으로 이식해 2명의 아이 목숨을 살렸다.

​이들 유아는 기도가 약해 결국 질식사하는 기관연화증이라는 선천성 결손증을 앓고 있었다.

​유일한 치료법은 기관절개튜브를 삽입해 아이가 성장해 스스로 호흡할 때까지 수년간 산소호흡기를 설치해 주는것인데 기관절개튜브를 이용해 수년간 산소호흡기로 생명을 연장하려면 환자당 약 100만달러 (약 11억원)이 소요되며 기도상태도 좋아야한다.

​하지만 3D프린팅 기술로 아이의 기도를 CT로 스캔해 유타대 그린교수와 생명공학자 홀리스터 교수가 협력해 맞춤형 기도를 만들었다.

​몸은 어렸지만 프린팅으로 만든 기도를 삽입해 스스로 호흡을 할 수 있게 됐고 비용도 치료비를 포함해 20만 달러에 불과했다.

또한 외과수술에도 3D프린팅기술이 활발하게 사용되고 있다.

​뇌수술시 두개골에 많은 구멍을 내야하지만 3D프린터로 두개골 판을 만들어 외상이나 암치료에 이용하고 손상된 두개골을 메꿔주기도 하며, 외상 또는 사고로 얼굴뼈가 손상된 환자들을 3D프린팅기술을 활용해 맞춤형 얼굴뼈를 제작하여 삽입하는 수술로 환자의 완쾌를 도와주고 있다.

플라스틱이나 금속재질이 좋아지자 의사와 과학자들은 3D프린터에 인간세포를 장착해 살아있는 인체조직을 프린팅하는 '바이오프린팅' 연구를 진행하고 있으며 이는 홀리그레일(The Holy Grail)로 불린다.

​환자 본인의 세포를 이용해 살아있는 이식용 장기를 프린트 하는 것이다.

​전문가들은 홀리 그레일이 현실화 되려면 앞으로 시일이 걸리겠지만 장기이식에 혁명을 몰고 올 것이라고 전망했다.

루이스빌대 심혈관혁신연구소 스튜어트 윌리엄스 교수는 "인체조직 프린팅은 앞으로 수년 내에 현실회될 가능성이 매우 높다" 말했다.


[출처] 다양한 분야에서 패러다임을 파괴하는 3D프린팅기술|작성자 백원장
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