신규 3D 프린팅 바이오잉크 각막, 기증자 부족 해소 기대 – 10분 제작 달성

• 3분 3D 프린팅 각막이 기증 조직 의존도 대폭 낮출 전망.
• 새로운 바이오잉크로 10분 내 완전 프린팅.
• 임상 적용까지 광범위한 안전성·유효성 연구 필요해 수년 소요 예상.

세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 1,000만 명 이상이 트라코마 유발 각막 실명 예방 수술 필요, 약 500만 명이 각막 흉터로 완전 실명 상태.

기증 각막 풀이 제한적인데 수요는 공급을 훨씬 초과해 연구자들이 인공 각막 대체제 개발 중. 뉴캐슬 대학 과학자들이 이 격차 완화할 수 있는 신속 3D 프린팅 방법 시연.

각막—눈 가장 바깥쪽 굴절층—은 눈 초점 능력 80% 기여. 기능적 대체제 엔지니어링하려면 이 광학 기능 재현 위한 정밀한 곡률 필수.

제작 방법

연구진은 건강한 기증자에서 채취한 인간 각막 기질 세포를 알긴산 나트륨, 메타크릴화 제1형 콜라겐과 혼합해 '바이오잉크' 제조. 이 겔은 세포 친화적이고 압출 프린팅에 기계적으로 적합.

저가 3D 바이오프린터로 바이오잉크를 동심원 형태로 적층해 각막 형상 구조물 구축. 전 과정 단 10분 소요.

바이오잉크

콜라겐-알긴산 혼합물은 형태 유지 충분한 구조적 무결성 제공하면서 상온에서 내장 세포 생존성 유지. 점도 조정으로 세포 생존율 해치지 않고 압출 가능.

바이오잉크로 환자 눈 스캔해 각막 치수 G-코드로 변환해 프린터에 입력하면 복잡한 해부학적 특징 정밀 복제 가능.

최종 구조물은 생리적 환경에서 리모델링되며 적절한 구조적, 기능적, 생체역학적 성숙 촉진.

프린팅 충실도는 주변부와 중심부 두께 측정, 1일차와 7일차 프린팅 후 캡슐화된 각막세포 생존율 모니터링으로 평가.

향후 과제

인공 각막 아직 임상 사용 준비 안 됐으나, 연구진은 장기 안전성, 기질 세포 표현형, 생체적합성, 상피 세포 성장 지원을 평가하는 확장된 인비트로·인비보 연구 계획.

결론: 임상의가 기증 각막을 3D 프린팅 대안으로 확신 있게 대체하려면 수년 걸릴 전망.

참고: 시력 강화 나노드롭이 안경 대체 가능