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Harvard 대학, 3D 프린트를 활용한 손상된 고막 재건 기술 상업화 준비
2021-08-25 10:30:04

<이식편 (graft)을 출력하는 모습, 이미지 : Wyss Institute at Harvard University>

 


Harvard 대학의 Wyss Institute는 손상된 고막을 재건하여 청력 손실을 완화시켜줄 수 있는 기술인 PhonoGraft 을 개발하여 상업화를 준비하고 있습니다. 이 기술의 핵심중 하나는 3D프린트로 실제 고막과 비슷한 형태의 이식편 (graft)를 출력하는 것입니다.


PhonoGraft 는 손상된 고막을 복구하기 위해 이식될 수 있는 3D출력된 생체 적합 이식편입니다. 임상 개발이 성공하면 PhonoGraft 기술은 전 세계 수백만 명의 개인에게 영향을 미치는 고막 천공과 관련된 통증, 배액 및 청력 손실을 완화할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.


고막은 음파에 반응하여 진동하고 뇌가 해석할 수 있는 전기 신호로 변환하는 얇은 원형 형태의 조직입니다. 그러나 면봉과 같은것에 찔려서 구멍이 뚫리거나, 폭탄이 터지는 것과 같은 매우 큰 소음으로 인한 부상을 입으면 그 역할을 할 수 없습니다. 또한 고막이 찢어지거나 뚫려있으면 그 틈으로 바이러스와 박테리아가 내이로 들어가 심각한 감염을 일으킬 수 있습니다.


현재 치료법은 환자 자신의 조직 이식편을 사용하여 구멍을 수리하는 고막 성형술이 있다고 합니다. 하지만 정상적인 고막만큼 소리를 전달하지 못하고 귀 뒤쪽을 절개해야 하며, 종종 실패하여 재 수술을 해야 한다고 합니다.

 

<왼쪽 이미지가 실제 고막이고 그 옆의 모습이 방사형 원형모양의 고막형태의 패턴 모습, 오른쪽 사진이 3D프린터로 고막의 방사형 모양의 본떠서 출력한 이식편임, 이미지 : Wyss Institute at Harvard University>

 


PhonoGraft는 이러한 문제를 해결하도록 설계되었습니다. 이식편(graft)은 자전거 바퀴나 거미줄 같은 방사형의 "스포크" 패턴이 있는 고막의 복잡한 모양과 비슷하게 출력하고, 3D 프린팅을 위해 특별히 개발된 합성 폴리머 기반 잉크로 만들어졌습니다. 이식편 자체가 청력을 회복시키는 역할을 할 뿐만 아니라 환자 자신의 세포가 재생될 수 있는 발판을 제공합니다. 인간과 유사한 귀 해부학 및 청력 범위를 가진 친칠라(Chinchilla, 설치류 동물)에서의 테스트 결과는 성공적이었습니다.

 

<수술 절차, 이미지 : Wyss Institute at Harvard University>

 

프로젝트의 연구원인 Aaron Remenschneider는 "최적화된 이식편을 친칠라의 귀에 이식한 지 3개월 후 진정한 유레카 순간을 경험했습니다. 청력 테스트 결과 소리 전도가 완전히 회복된 것으로 나타났습니다. 이는 큰 장애물이었습니다. 그런 다음 우리는 내시경으로 외이도를 처음으로 들여다보았습니다. 우리가 보고 있는 것은 방사형 원형 패턴으로 아름답게 재건된 고막인 새로운 조직으로 대체되는 이식편의 유령에 불과했습니다.” 라고 말하였습니다.


이 장치를 시장에 출시하기 위해 Harvard의 Wyss Institute는 최근 Desktop Health에 인수된 Beacon Bio라는 신생 기업을 분사했습니다. 현재 PhonoGraft를 인간 환자에게 제공하기 위해 FDA 승인을 얻기 위해 노력하고 있다고 합니다.

 

 

 

<3DGURU Opinion>


3D프린터로 출력하는 모습을 보면, 단순한 형태의 평이한 출력물입니다. 하지만 출력소재는 인체적합한 바이오 잉크로 개발을 하였습니다. 처음에는 시중에서 출시된 것을 사용하였으나, 원하는 결과가 나오지 않아다고 합니다. 그래서 자체적으로 합성폴리머 기반으로 잉크를 개발하였다고 합니다.

이 실험에 사용된 동물인 친칠라 라는 동물은 처음들어보는 거라 찾아봤더니 마치 조그만 생쥐처럼 생긴 설치류의 동물이더군요.


<친칠라 모습, 이미지 : 위키피디아>


출력한 것을 이식하면, 원래의 고막세포가 재생할 수 있도록 도움을 준다고 하네요.

아래 동영상은 PhonoGraft 장치를 이식한 지 3개월 후 만성 고막 천공이 있는 친칠라 모델의 외이도를 통해 내시경으로 관찰한 결과, 연구자들은 이식편이 재건된 고막 조직으로 대부분 대체되었음을 확인한 것입니다.


 


이 기술이 상용화되고 일반 병원에서 시술하게 된다면, 여러가지 사고로 고막에 손상을 입어서 청각에 문제가 있는 분들에게는 희소식이 될 것 같습니다.

 

참고) Harvard대학 기사

 

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