의학에서 3D 프린팅의 간략한 역사

3D 인쇄는 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어를 사용하여 3차원 물체를 만들려는 아이디어를 가진 Charles W. "Chuck" Hull에 의해 개척되었습니다. Hull은 물체를 만들기 위해 층을 쌓기 전에 UV 레이저를 사용하여 아크릴 층을 모양으로 조각하는 기계를 만들었습니다. 그는 1984년 3D 프린팅의 탄생을 알리는 "광조형술에 의한 3차원 물체 제작 장치"에 대한 특허를 취득했습니다.

그 이후 30년 동안 3D 프린팅은 의료를 포함한 산업 전반에 걸쳐 응용 프로그램을 찾았습니다. 3D 프린팅이 더욱 발전되고 경제적으로 접근할 수 있게 됨에 따라 의료 응용 분야는 계속해서 확대되고 있습니다. 3D 프린팅은 3D 프린팅된 혈관 조직, 보철 장치, 뼈는 물론 외과용 가이드, 심박 조율기 등을 포함한 수많은 의료 장치를 비롯한 의학의 가장 인상적인 최근 발전으로 인정받을 수도 있습니다.

3D 프린팅이 의료 혁신에 기여한 방법

의료 산업은 3D 프린팅 기술의 초기 채택자 중 하나였습니다. 일찍이 1990년대 후반과 2000년대 초반에 3D 프린팅은 치과 임플란트와 맞춤형 보철물을 생산하는 데 활용되어 3D 프린팅이 의학에 미치는 영향을 전혀 예상하지 못했다고 인정한 Charles Hull조차 놀라게 했습니다. 그 이후로 이 기술의 의료 응용 프로그램은 특히 지난 50년 동안 상당히 발전했습니다.

3D 프린팅은 민첩하고 빠른 반복과 변경이 가능하기 때문에 높은 맞춤화와 소량 생산이 모두 필요한 보철 및 치과 임플란트와 같은 제품에 고유하게 적합합니다. 예를 들어, 상지 보철물을 위한 근전기 패턴 인식 시스템을 생산하는 시카고 소재 회사인 Coapt는 적층 제조 기술을 사용하여 각 환자의 생물학에 맞게 완전히 반응하는 의수를 제작합니다.

3D 프린팅은 의학의 다른 분야, 특히 정형외과를 변화시킬 잠재력을 제공합니다. 3D 프린팅을 통해 정형외과 의사는 환자의 생물학을 완벽하게 모방한 구조를 만들 수 있으며, 이는 언젠가 "모든 용도에 맞는" 인공 뼈 임플란트와 관련된 불편함과 저하를 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 3D 인쇄 뼈가 일반 임상에 사용되지는 않지만 헤드라인을 장식하는 여러 임플란트의 성공은 이 기술의 진보와 가능성을 보여주었습니다.

우리가 가는 곳:3D 인쇄 생체 재료

보철 및 뼈와 같은 3D 인쇄 생체 장치가 시도되고 테스트되고 실행되는 동안 의료 3D 인쇄의 다음 개척지인 유기 모방 장치는 여전히 지평선에 남아 있습니다. 2000년대 초 보스턴 어린이 병원의 연구원 팀은 "비계"라는 건설 방법을 사용하여 콜라겐과 합성 고분자로 된 대체 방광을 손으로 성공적으로 만들었습니다. 그들은 실험 환자의 세포와 스캐폴드를 겹쳐서 기능하는 기관으로 자랄 수 있도록 했습니다. 장기가 이식된 지 7년이 지난 후에도 실험에 참여한 모든 환자들은 건강한 상태를 유지했습니다.

불행히도 이러한 방식으로 장기를 만드는 것은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 시간이 많이 소요됩니다. Anthony Atala 박사라는 연구원은 시간이 덜 걸리고 쉽게 복제할 수 있는 합성 장기 생산 수단을 찾기 위해 2004년에 Wake Forest Institute for Regenerative Medicine(WFIRM)을 설립했습니다. 얼마 후 WFIRM 연구원들은 3D 프린팅 합성 인체 실험을 시작했습니다. 장기, 결국 임상 시험에 사용하기 위해 지속적으로 장기와 조직을 인쇄할 수 있는 기계를 개발합니다.

그러나 합성 뼈의 상대적인 성공에도 불구하고 3D 인쇄된 장기는 아직 임상에 사용할 준비가 되지 않았습니다. 실험적인 합성 기관과 임상적으로 실행 가능한 기관 사이의 격차는 세포 수준에 있을 수 있습니다. 이것이 연구원들이 3D 프린팅을 살아있는 세포에 적용하여 인간 조직을 복제하려는 이유입니다. 2019년에 브라질 연구원 팀은 단백질 생성, 비타민 저장, 담즙 분비를 포함하여 인간 간의 모든 기능을 수행하는 "오가노이드"를 성공적으로 생체 인쇄했습니다.

이 소형 간은 아직 이식할 준비가 되지 않았지만 많은 전문가들은 3D 프린팅을 통해 인간 조직을 성공적으로 복제할 수 있게 되면 완전히 기능하는 인간 장기를 만드는 경로가 명확해질 것이며 의학은 영원히 바뀔 것이라고 믿습니다.

의료용 3D 프린팅의 미래

3D 프린팅이 의료를 변화시켜야 하는 잠재력은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 적층 제조 기술의 접근성과 경제성이 높아짐에 따라 의미 있는 의료 혁신을 그 어느 때보다 더 쉽게 달성할 수 있게 되었으며, 3D 프린팅 서비스가 향후 10년 및 그 이후에 의료 혁명에 중요한 역할을 할 것이라는 사실이 점점 더 분명해집니다.

주문형 제조를 위해 준비된 3D 프린팅을 통해 의료 연구원은 틈새 응용 분야를 위한 소량의 부품을 생성할 수 있으며 COVID-19 전염병의 경우처럼 새로운 요구 사항이 발생할 때 신속하게 전환할 수 있습니다.

그러나 3D 프린팅 기술을 활용하는 것(적절한 재료, 가장 효과적인 프로세스, 최상의 워크플로 선택)은 어려울 수 있습니다. Fast Radius의 전문가와 협력하면 설계, 프로토타이핑, 생산 및 이행 프로세스의 모든 단계에서 당사가 귀하와 협력할 것이라는 사실을 알고 안심할 수 있습니다. 우리는 모든 디자인이 제조에 최적화되어 있고 귀하가 선택한 재료와 생산 방법이 귀하의 특정 요구 사항에 부합하도록 할 것입니다. 시작할 준비가 되셨습니까? 지금 문의하십시오.