[과학] 3D 생물 프린터, 성대 재생 치료 기여 전망

일전, 영국 《네이처(自然)》 주간 웹사이트에 따르면 세계에서 가장 큰 륙지 동물에서 령감을 얻은 연구진이 자칭 세계에서 가장 작은 3D 생물 프린터(3D生物打印机)를 개발하고 시험했다.

이 장치는 코끼리 코처럼 움직일 수 있는 길고 유연한 팔을 갖추고 있으며 팔 끝에는 직경 2.7 미리메터의 프린트 헤드(打印头)가 장착되여 있다. 아마도 언젠가는 이 장치가 수술 후 자가치유 하이드로겔(自愈水凝胶)을 전달하여 의사를 지원하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다.

10월 29일 미국 《디바이스(设备)》 저널에 게재된 보고서에서 연구진은 이 장치가 의사의 수술용 내시경을 통해 인공 성대에 하이드로겔을 증착(沉积)할 수 있음을 립증했다. 미국 펜실베이니아주립대학교(美国宾夕法尼亚州立大学) 생물의학 교수인 이브라힘 오즈볼라트는 “성대에 사용 가능한 생물 프린터를 본 것은 이번이 처음이다.”라며 “생물 프린팅은 일반적으로 외부에서 피부 결손을 해결하는 데 사용된다. 내부에서 결손 부위에 도달하는 것은 해당 분야의 큰 과제로 남아있었다.”고 말했다.

성대낭종(声带囊肿)이나 증식(增生) 제거 수술을 받은 후 사람들은 때때로 성대 주름(声襞)에 반흔(瘢痕)이 생기고 경화되여 발음에 어려움을 겪는다. 연구에 따르면 하이드로겔 주사는 성대의 자연 구조를 모방하고 새로운 조직 생성을 지원할 수 있기 때문에 치유를 촉진할 수 있다. 그러나 목 내부의 시야가 제한적이기 때문에 외과 의사가 이러한 생체 재료를 정밀하게 전달하기는 어렵다.

카나다 맥길대학교(麦吉尔大学) 생물의학 박사 과정 학생 스벤 그렌은 자연계가 이 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있는지 궁금해 했다. 의사의 시야를 가리지 않으면서 외과 의사를 지원하기 위해 코끼리 코처럼 움직일 수 있는 부드러운 로보트 팔을 개발하고 소형화할 수도 있을 것이다.

그렌과 그의 동료들은 먼저 직경 8 미리메터의 원형(原型)을 설계했다. 그후, 외과 의사가 수술 시 사용하는 직경 1 쎈치메터의 내시경을 통과하기 쉽도록 설계를 축소했으며 이 장치가 수술 훈련에 일반적으로 사용되는 인공 성대 주름의 틈새를 메우기 위해 투명질(透明质)의 하이드로겔을 정밀하게 전달할 수 있음을 립증했다. 그렌은 “소형화 작업에 대부분의 시간을 차지했다.”고 말했다.

현재는 훈련된 조작자가 PlayStation 컨트롤러(手柄)로 이 소형 프린터를 수동으로 유도하고 있다. 그러나 연구팀이 림상 시험에서 해당 장치를 시험하는 것을 점진적으로 추진함에 따라 그들은 수술 부위의 영상을 입력받은 후 생물 프린터가 사전에 설정된 프린팅 경로를 독립적으로 따라갈 수 있도록 프로그래밍하기를 희망하고 있다.

오즈볼라트는 연구팀이 인간 림상 시험 이전에 수행해야 하는 동물 실험을 완료하기 위해 설계를 변경해야 하는지 궁금해 했다. 그는 례를 들어, 연구자들이 원숭이나 쥐에 맞게 장치의 크기를 조정해야 할 수도 있다고 말했다.

추가적인 조정과 테스트를 통해 연구팀은 이 장치가 성대 재생 수술 이외의 분야에서도 적용 가능성을 보고 있다. 례를 들어, 의사는 현재 좁은 공간에서 조작이 쉽지 않은 수술용 칼이나 수술용 집게 등을 포함한 수술 도구를 더 정밀하게 제어하기 위해 이 로보트 팔을 사용하는 것이다. 연구 론문의 공동 저자이자 맥길대학교 기계공학 교수인 뤽 몽조는 “이러한 다용도성은 매우 매력적일 것이다.”라고 말했다.

/참고소식

编辑：최화