초음파로 몸 속에서 출력하는 3D 프린팅 기술

(In this example, DAVP is used to close the left atrial appendage in a goat heart, which can reduce the risk of forming blood clots inside the heart. Credit: Junjie Yao, Duke University; Shrike Yu Zhang, Harvard Medical School)

3D 프린터 기술은 제조업 뿐 아니라 의료 부분에서도 활용도가 기대되는 신기술입니다. 각각의 환자의 신체와 병변의 형태에 맞춘 임플란트 제작이 가능하기 때문입니다. 그리고 살아 있는 세포를 출력하는 바이오 3D 프린터 기술은 조직과 장기를 복원할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다.

듀크 대학과 하버드 의대 (Duke University and Harvard Medical School)의 연구팀은 여기서 더 나아가 아에 몸 속에서 출력할 수 있는 3D 프린터 기술을 연구했습니다.

현재 3D 프린터 기술의 대세는 조금씩 잉크를 출력해 쌓는 적층식 방법과 빛을 이용해 수지 안에서 3차원 형태로 물체를 굳히는 방법입니다. 후자는 볼루메트릭 프린팅 (volumetric printing) 방식인데, 빛을 이용하는 만큼 수지가 빛이 투과할 수 있는 형태여야합니다.

연구팀은 빛이 도달할 수 없는 인체 내부에서 초음파 에너지를 집중시켜 원하는 형태로 생체 적합 소재를 굳히는 연구를 진행했습니다.

연구팀이 개발한 심부 투과 음향 볼루메트릭 프린팅 (deep-penetrating acoustic volumetric printing, 이하 DAVP) 카테터로 초음파에 반응하는 소노 잉크 (sono-ink)를 주입하면서 특정 주파수의 초음파로 인체에 다른 조직에 해를 주지 않고 정확히 원하는 위치에서 결과물을 출력할 수 있습니다.

연구팀은 동물 실험을 통해 심장처럼 움직이는 장기 내부에도 원하는 형태로 3D 프린팅이 가능하다는 것을 보여줬습니다. 사람과 크기가 비슷한 염소 심정에서 DAVP 기술은 의도한대로 결과물을 출력했습니다. 물론 뼈나 다른 움직이지 않는 장기에서도 적용이 가능합니다.

아직 초기 단계로 안전성과 효과를 입증하는데 많은 시간이 필요하겠지만, DAVP 기술이 상용화된다면 수술 없이도 3D 프린터 임플란트를 몸속 깊은 곳에 삽입할 수 있어 새로운 혁신이 될 것으로 보입니다.

참고

https://newatlas.com/3d-printing/deep-penetrating-acoustic-volumetric-printing-dvap/

Yuxing Yao, Mikhail G. Shapiro ,Using ultrasound to 3D-print materials.Science382,1126-1126(2023).DOI:10.1126/science.adl5887

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