최근 과학자들은 3D프린터를 활용해 사람에게 직접 이식이 가능하며 구조적으로 안정된 큰 골격 또는 연골과 근육 조직을 생산해 낼 수 있음을 증명하고 있습니다. 바이오 3D프린터로 사람, 토끼, 쥐의 세포를 복제해 살아있는 귀, 뼈, 근육의 구조를 재현하는 것에 성공했습니다. 3D프린팅 된 부위를 설치류 대상으로 한 이식 실험에서 성공할 정도로 안정된 기술입니다. 사람에게 이식했을 때 구조적 문제가 발생하지 않을 경우, 환자 자신의 세포로 부상된 부위의 연골과 뼈를 3D프린팅해 대체할 수 있을 것으로 전망되고 있습니다.
기존의 사례 중 골격을 대체하기 위해 티타늄 및 다양한 재질을 활용한 보철이식의 경우, 종종 구조적으로 불안정하고 이식이 까다로운 문제점이 있었습니다. 또한 혈관을 포함한 0.2mm 이하 크기의 세밀한 신체의 조직과 기관은 재현이 불가능해 영양소와 산소를 확산시키는 것이 제한이 있었습니다.
3D프린팅 된 장기 또는 조직을 생산하는 것은 전혀 새로운 것은 아닙니다. 최근 몇 년간 과학자들은 환자의 손상된 조직의 형상을 복제하는 실험을 계속 진행해 왔습니다. 또한 약물 반응 실험을 위해 3D프린팅 된 신장을 사용하기도 했습니다. 그리고 지난 해 호주의 연구자들은 3D프린팅 된 뇌 조직을 만들었습니다. 그러나 위와 같은 실험들의 대부분은 구조적으로 불안정하고 너무나 단순해서 인간에게 이식할 수 없었습니다.
하지만 최근 공개된 바이오 3D프린팅 기술은 실제로 임상에서의 응용과 사용이 가능한 충분한 크기의 신체 부위는 물론이고 혈관 기능과 신생 조직을 만들 수 있습니다.
커스텀된 바이오 3D프린터는 세포 함유 젤과 생분해성 플라스틱과 같은 재료를 적층하여 임플란트를 제작하며 이식 전까지 전체구조를 유지하기 위해 임시적으로 포토폴리머(광 경화성 수지)로 외피를 형성합니다. 또한 3D프린팅 진행 시 세포 조직을 수술이 진행되기 전까지 살아있을 수 있도록 미세조정을 끝까지 유지합니다. 신체에 이식이 되면 생분해성 플라스틱은 서서히 분해되고 세포가 임플란트 형상을 유지하는데 도움이 될 입자를 분비하며 임플란트는 세포 물질을 지지하기 위해 (자립적으로) 자신을 재구성합니다.
임플란트를 테스트하기 위해 과학자들은 쥐의 피부 아래에 인간의 줄기세포를 이용해 3D프린팅 된 조직을 삽입하여 실험을 진행했고 2달 후 쥐에게 이식된 귀는 적절한 연골조직을 생성했습니다. 2주 후에는 쥐에게서 신경이 형성되고 있음을 발견했고 뼈조직은 5개월 후에 관찰되었으며 혈관도 생성되었습니다. 사람에게 귀를 이식하는 것이 성공적일 경우, 귀를 잃은 환자에게 미용적인 측면 뿐만 아니라 소리를 듣는 기능적 측면에서도 많은 도움이 될 것으로 예상됩니다. (귀의 모양은 소리를 받아들이는 기능을 담당하고 매우 중요한 역할을 합니다.)
이 연구는 미군에서 자금을 투자하였고 ‘Wake Forest School of Medicine'(웨이크 포레스트 의과대학)의 주도로 진행되었습니다. 위와 같은 연구결과는 전장에서 부상당한 군인에게 많은 도움이 될 것으로 보여집니다. 하지만 아직까지 넘어야 할 산이 많이 있다고 합니다. 과학자들은 아직 사람에게 이식 실험을 하지 않았고 완전하게 안전하다고 장담할 수 없기 때문이라고 합니다. 그러나 현재까지 실험으로 미루어 보았을 때, 실현이 가능한 기술이며 특히 연골같은 경우에는 혈관 시스템 없이 제 기능이 가능한 부위이기 때문에 연골구조를 먼저 인간에게 테스트하여 생산할 가능성이 있다고 합니다. 내년 즈음에는 확실한 성과가 나올 것으로 전망하고 있습니다. 이 기술은 군인 뿐만 아니라 여타 많은 환자들을 위해 공유 될 수 있습니다.
출처 :
http://www.wakehealth.edu/News-Releases/2016/Scientists_Prove_Feasibility_of_%E2%80%9CPrinting%E2%80%9D_Replacement_Tissue.htm
http://www.theverge.com/2016/2/15/10995730/3d-print-human-tissue-ear-muscles-bone
번역 : @xyzcm03
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