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의약품 가득한 약 창고, 파일들로 채워진다…의료 3D 프린팅이 가져올 5가지 변화


3D 프린팅으로 제작한 손 모형(출처:중앙직업학교 3D 프린팅 학과)

약을 창고에 보관하고 꺼내는 대신 컴퓨터에 파일을 다운로드하고 출력을 하는 일이 보편적인 장면이 되는 시대가 오고 있다. 의료 분야에서 3D 프린팅의 잠재력이 주목받고 있는 가운데 호주의 한 대학에서 3D 프린팅이 의료 분야를 어떻게 변화시킬지에 대한 스터디가 알려져 눈길을 끈다. 

멜버른 대학 오스틴 헬스 & 클리닉 펠로우의 Jason Chuen 디렉터는 3D 프린팅이 의료 부문에서 장기이식을 대체하고, 한알에 여러가지 약을 한꺼번에 담는 복합알약을 프린팅하고, 다양한 동물의 몸을 위한 보형물을 출력해내고, 수술을 연습할 수 있는 환경을 제공하며, 약이나 의료도구 생산공정을 출력 시스템 기반으로 바꿔 놓는 5가지 방법으로 혁신을 일으킬 것이라는 스터디를 발표했다.

3D 프린팅 통한 장기이식 대체 희망적

3D 프린팅은 의약품뿐 아니라 실제 장기를 대체할 수 있는 신체 기관까지도 출력해낼 수 있을지에 대한 호기심을 자아내는 기술이다. Chuen은 3D 프린팅은 아직 신체 기관을 생산할 수준에 도달할 수 있을지는 정확하지 않지만, 미래에는 장기의 기본적인 기능을 하는 조직구조까지는 반드시 생산할 수 있다고 확신한다. 이를 통해 장기이식 수술을 대체할 수 있을 것이라는 게 그의 설명이다.

이미 과학자들은 3차원 미니 장기, 유사 장기라고 불리는 ‘오가노이드’를 만드는 데 3D 프린팅을 이용하고 있다. 장기의 모양을 미니사이즈로 구현한 오가노이드는 줄기세포를 이용해 간이나 신장같은 특정 장기의 기능 단위를 갖출 때까지 성장 자극을 받는 과정을 거쳐 만들어지며 연구에 사용된다. 이는 환자의 몸안에서 기능이 손상된 장기가 다시 제기능을 찾도록 자극해 주기 위한 도전이 될 수 있다.

3D 프린팅으로 제조한 대동맥(출처: Austin Health 3ㅇ Medical Printing Laboratory)

하지만 3D 프린팅으로 생산된 유사 장기의 세포는 시간이 지나면 죽어버릴 수 있다. 작은 조직의 경우 빨리 만들어지기 때문에 이 같은 문제에서 비교적 자유롭지만 큰 사이즈로 만들기엔 어려움이 있다.

Jason은 “세포가 출력되는 동안 살아있게 할 방법들은 있지만 전체 인체장기를 프린팅 하는 것은 불가능하다고 생각한다”며 “하지만 오가노이드나 구성부분들을 제대로 프린팅 해 서로 연결해 진짜 장기와 같은 기능을 구현할 수 있는 잠재력은 있다”고 말했다.

한알에 여러 기능 복합알약 및 환자 맞춤형 보형물

고연령층처럼 다양한 잔병을 한꺼번에 앓고있는 환자들을 위해 여러가지 치료 기능이 한 알에 들어있는 ‘복합알약’ 제조 부문에서도 3D 프린팅의 잠재력이 주목받고 있다. 사람마다 가지고 있는 질병들의 조합이 다양한데, 3D 프린팅을 활용해 개인맞춤형 복합알약 제조가 가능해질 수 있다.

하나의 알약에 하나의 약물이 들어있어 일정한 시간에 용해되고 약효가 나타나는 알약과 달리, 3D 프린팅으로 제조한 복합알약은 한 알 내 여러가지 약물이 각기 다른 시간에 약효가 나타난다. 당뇨병과 고혈압을 가진 환자를 위한 3가지 약물이 한알에 들어있는 3D 프린팅 알약 ‘폴리필(polypill)’이 이미 개발된 바 있다.

인체에 적용하는 다양한 보형물들도 3D 프린팅 분야에서 빼놓을 수 없다. Chuen은 사람뿐 아니라 강아지부터 거위, 거북이에 이르기까지 동물들을 위한 보형물도 3D 프린팅을 통해 구현할 수 있게 된다고 예상했다. 특히 과거 보형물은 대량 공급 위주였지만 3D 프린팅 보형물은 이와달리   정확한 환자 맞춤형 보형물 제작에 점점 많이 사용되고 있다.

과거 의사들은 보형물을 몸에 맞추기 위해 환자의 뼈를 깍아야 했지만, 3D 프린팅 보형물은 환자 몸에 딱 맞추어 제작 되기 때문에 그럴 필요가 없다.  

3D 프린팅으로 제작한 인공귀(출처:프린스톤 대학)

약 창고 대신 파일과 프린터

3D 프린팅이 가져다 줄 또 하나의 혁신은 수술 예행 연습 분야에서 이뤄지고 있다. 3D 프린팅 모델을 활용한 수술 연습을 통해 수술을 더 빨리 끝내게 해주고 환자의 트라우마를 경감시켜줄 수 있다. 또 3D 프린팅을 통한 수술 예행 연습은 기존의 방법에 비해 상당한 액수의 금액을 아껴준다는 게 Chuen의 설명이다.

3D 프린팅으로 모델들을 생산하는 데 드는 비용은 재료비와 프린터 비용뿐 아니라 스캔을 파일로 전환해 프린팅 할 수 있게 해주는 3D 세그먼테이션 소프트웨어도 필요하다. Chuen은 이 소프트웨어를 연간 2만 호주달러(미화 약 1만 6,000달러)의 비용에 사용하고 있다.

미래에는 이 같은 시스템들로 전통적인 병원과 약국의 의약품 창고는 약물과 의료 보형물들로 가득차는 대신 디지털파일들로 채워질 것이며 프린터 시스템이 갖춰질 것이다. 이를 통해 필요한 약들을 원하는 때에 다운로드하고, 저장된 원재료들을 이용해 프린팅할 수 있게 된다.

3D 프린팅을 직접 갖추는 대신 유통 생산공정을 이용하는 방법

있는데, 최종 제품의품질관리 면에서 위험이 있을 수 있다. 이는 그 책임이 공급업자에서 제조업자로 넘어가는 근본적인 변화가 필요하다는 것을 시사하는 대목이다.

3D 프린팅이 의료 분야에서 활발하게 사용되기 위해서는 관련 제도 개선이 필요하다. 국내의 경우 3D 프린팅 관련 허가 및 심사 규정이 기술 발전 속도를 따라가지 못하고 있다. 진료비를 지원 받지 못하거나 신의료기술로 인정받지 못하는 경우가 빈번해 이는 기술 및 시장 발전 저해로 이어지고 있으며 결국 환자들이 선진적인 의료를 누리는 데 장애가 되고 있다는 게 전문가들의 목소리다.

한편 국가기술표준원은 지난 9월 19일부터 21일까지 스웨덴 표준연구소에서 개최된 제10차 3D프린팅 국제표준화 총회(ISO/TC 261)에서 한국이 제안한 ‘3D프린팅에서 방출되는 미세먼지의 방출량 측정방법’과 ‘의료용 3D프린팅을 위한 의료영상 데이터의 최적화 방법’ 등 2종을 국제표준으로 개발하기로 했다‘고 발표했다.


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