‘진짜 뼈’로 바뀌는 3D 프린팅 출력 인공 뼈 [와우! 과학]

3D 프린터 기술은 제조업만큼이나 의료 부분에서 주목받고 있다. 환자 맞춤형 임플란트나 스텐트 등 다양한 의료 기기를 3D 프린터로 출력하는 것은 물론 세포와 세포가 자랄 수 있는 배지를 섞어 만든 바이오 잉크를 3D 프린터로 출력해 조직이나 장기를 만드는 연구가 많은 연구 기관에서 진행 중이다.

독일 프라운호퍼 연구소와 하이델베르크 대학, 의공학 기업인 벨라세노는 독일 정부의 지원을 받아 뼈를 대체할 수 있는 생분해성 3D 프린터 기술을 개발했다.

바이오 3D 프린팅 기술이 살아 있는 세포가 들어 있는 바이오 잉크를 사용하는 것과 달리 이들이 개발한 생분해성 3D 프린터는 생활성 유리 (bioactive glass)와 폴리카프로락톤 (polycaprolactone) 폴리머를 잉크로 사용한다. (사진) 생활성 유리는 이식된 뼈에서 pH를 높여 박테리아의 증식을 억제하고 새로운 뼈 생성을 촉진한다. 폴리카프로락톤와 유리 뼈대는 뼈세포와 조직이 자랄 수 있는 거푸집 역할을 해 주변이 진짜 뼈로 대체되도록 촉진한다.

시간이 지나면 플리카프로락톤은 저절로 분해되어 사라지고 생활성 유리 역시 뼈의 미네랄 성분과 비슷한 수산화인회석으로 변형되어 새로 자란 뼈와 합쳐진다. 결국 6-7년이 지나면 남는 것은 진짜 뼈다.

물론 이 과정까지는 상당한 시간이 걸리기 때문에 뼈가 충분히 자랄 때까지 고정이 필요하다. 그러나 일시적으로 잘 고정한 후 의도한 대로 뼈만 남기고 흔적 없이 사라진다면 가장 이상적인 인공 뼈가 될 것으로 기대된다.

또 3D 프린터로 출력하는 만큼 환자의 남은 뼈와 완벽히 맞는 인공 뼈 임플란트를 만들 수 있다는 것도 장점이다.

다만 실제 환자에서 의도한 대로 작동할 수 있을지 확인하기 위해서는 상당한 시간이 필요하다. 동물을 이용한 전임상 단계의 테스트와 사람을 대상으로 한 임상 시험을 통과해야 실제 임상에서 사용할 수 있는 기술이 될 것이다.

연구팀은 이미 전임상 단계 실험에 착수했다. 3D 프린터 기술이 뼈 이식과 치료에 새로운 혁신이 될 수 있을지 결과가 주목된다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com