[Tech News] 바이오 잉크로 부작용을 최소화한 귀 모양 복원 기술

소이증은 선천적으로 귀가 없거나 흔적만 있는 선천기형이다. 해당 환자들은 어린 시절부터 외모에 대한 불만이나 사회적 차별으로 대인기피증을 불러오고 이성 관계와 취직 등 사회적 관계망 형성에 어려움을 겪는 경우가 많다. 이처럼 선천 기형뿐만 아니라 화상과 종양 등 후천적 요인으로도 귀의 결손이 발생하는 경우도 있으며 이들의 복지를 위하여 귀를 복원하는 기술이 꼭 필요한 실정이다.

연골 성분 함유 바이오 잉크(GelMA 기반)로 출력한 귀 연골 시작품

이에 서강대학교 화학과 신관우 교수 연구팀은 바이오 잉크를 이용한 귀 복원 연골 제작 기술을 개발하였다.

기존의 귀 복원 수술은 자가 갈비뼈 연골을 이식하는 방식이 많이 사용되었다. 이는 연골이 성장한 후 갈비뼈의 연골을 채취해 조각칼로 귀 모양으로 만들고 철사로 연결하는 방법이다. 하지만 성장이 끝날 때까지 기다려야 하기에 취학 전 수술이 불가하고 갈비뼈 연골을 채취하기 위해 수 차례의 수술이 필요한 단점이 있다. 특히 갈비뼈 연골로 귀 모양을 정교하게 표현하기에는 어려움이 있고 외부 충격에 취약하며 갈비뼈 연골 채취 후 흉곽 변형 등의 부작용이 생길 가능성이 있다.

새로운 바이오 잉크의 구성 요소와 경화 조건 최적화를 통해서 귀 연골 카트리지와 유사한 Stiffness를 구현

하지만 연구팀은 3D 바이오 잉크를 이용하여 귀 결손 환자의 성형수술에 최적화된 이식용 귀 연골 제작기술을 개발함으로써 부작용을 최소화하였다.

연구팀은 환자의 CT 영상을 통해 정상 귀의 3D 이미지를 획득 후 분석하였다. 이후에는 결손된 쪽의 귀를 실제 수술에 사용되는 연골 프레임 디자인에 맞추어 모델링하였다. 마지막으로 인체 연골 성분을 함유한 바이오 잉크를 이용하여 3D 프린팅으로 귀 모형을 제작하였다.

귀는 개인마다 다른 굴곡과 곡면을 가지고 있어 3D 프린팅 기술이 이의 모형을 잘 구현할 수 있다. 또한 연골 조직에는 미세혈관이 적어 바이오 프린팅으로 인한 부작용이 적다.

㈜ 엘앤씨바이오는 해당 기술을 이전 희망하였으며, 2019년 10월 서강대학교 산학협력단과 ‘사람 연골 성분 3D 바이오 잉크를 이용한 소이증 환자의 성형수술을 위한 이식용 귀연골 노하우(Know-How)’ 기술이전 계약을 체결하였다.

개발된 귀 연골 제작기술을 귀 재건 과정에서 의료진 귀의 모양을 모델링하는 작업을 3D 바이오프린팅 모델로 환자 맞춤형으로 출력함으로써 수술 결과물에 대한 환자들의 만족감을 높일 수 있을 것이다. 또한 갈비뼈의 채취로 인한 통증과 부작용, 이로 인한 부가적인 수술도 필요하지 않기에 높은 효용성을 가지고 있다. 이는 연골 관련 의료비용을 낮춤과 동시에 국내에서 환자 맞춤형 의료기기를 공급함으로써 세계 의료산업 시장에서 큰 인기를 끌 것으로 기대된다.