![[의과학 칼럼] 3D프린팅, 치의학 미래 어떻게 바꿀까](http://contents.dt.co.kr/images/201506/2015061002102251607001[1].jpg "[의과학 칼럼] 3D프린팅, 치의학 미래 어떻게 바꿀까")
3D 프린팅은 제품을 제작하는 방식 중 하나로 소재를 층층이 쌓는 방식입니다. 일반적인 프린터가 입력된 사진이나 문서에 따라 잉크를 분사하듯이 3D 프린터는 3D 설계도만 있으면 입체적인 물건을 만들어낼 수 있습니다. 제 3의 산업혁명이라고 할 수 있는 3D 프린팅기술은 산업디자인, 건축, 엔지니어링, 자동차, 항공우주, 교육, 의료 등의 다양한 분야에 걸쳐 큰 파급 효과를 일으키고 있습니다.
특히 의료분야에서 3D 프린팅이 활용되어야 하는 이유로는 사람의 몸 구조가 개개인마다 차이가 있기 때문에 환자 개개인 몸에 꼭 맞는 치료나 기구를 제작하는데 3D 프린팅 기술이 큰 역할을 담당하며, 자기공명영상장치(MRI)나 컴퓨터단층촬영(CT)등 환자의 3D 디지털 데이터를 활용한 신체모형이나 의료용 장비를 제작하는 사례가 증가하고 있기 때문입니다.
디지털 치의학 분야에서도 치과병원 및 개원의 가운데 양악수술 및 안면윤곽수술에 3D 프린팅 기술을 이용하고 있습니다. 수술 전 환자를 3D CT로 촬영하고, 이미지 데이터를 바탕으로 3D 프린터로 얼굴뼈 모형을 제작한 후, 환자의 실제 얼굴뼈와 동일한 모형을 통해 수술계획을 수립하여 수술 중에 발생하는 오차를 최소한 줄이기 위한 술식을 활용하고 있습니다. 또한 사람마다 치아의 모양이나 구강구조가 모두 다르기 때문에 치아 보철물, 임플란트, 인공 턱뼈를 제작 할 때 3D 프린터가 효과적으로 이용될 수 있습니다. 실제로 지난 2011년 벨기에 연구자들은 골수염(Osteomyelitis)으로 아래 턱뼈를 손실한 83세 여자 환자에게 턱뼈를 3D 프린터로 만든 티타늄 보철물로 대체하는 수술이 성공하여 화제가 됐습니다.
본 센터에서는 '3D 프린팅 기술을 적용한 환자 맞춤형 기능성 3D 스캐폴드 제작, 경조직 재생을 위한 3D 스캐폴드 표면코팅'에 관한 연구가 진행 중입니다. 이 연구진행을 위하여ⅰ) Fused Modeling Deposition(FDM) 3D 프린팅에 적합한 치과용 고분자/나노 바이오 세라믹의 최적 구성 비율을 갖는 복합소재를 개발하고, 개발된 복합소재를 이용하여 경 조직 재생에 유리한 최적구조를 3D 모델링을 통하여 기능성 복합소재 기반 3D 스캐폴드를 설계하고 있습니다. ⅱ) 3D 스캐폴드 표면에 조골세포 부착 및 성장에 유리한 마이크로/나노구조를 갖는 표면을 저온 플라즈마 식각기술로 제작하고 있습니다. ⅲ) 골 형성을 유도하는 생체활성물질(BMP-2, 펩타이드, ECM 단백질 등)을 3D 스캐폴드 표면에 고정화하는 연구를 진행하고 있습니다. ⅳ) 최종적으로는 조골모세포, 줄기세포 및 HGF (Human Gingival Fibroblast) 세포와 하이드로젤을 혼합하여 3D 세포 프린팅(3D Cell Printing)에 적용 가능한 바이오잉크를 제조하여 3D 형태로 세포를 적층할 계획을 가지고 연구를 수행 중에 있습니다. 이러한 환자 맞춤형 3D 프린팅 기술들은 기계공학, 나노소재공학, 조직공학 및 세포생물학 등 학제 간 융합이 매우 중요하다고 사료되며, 차세대 디지털 치의학에 견인차 역할을 할 것으로 믿어 의심치 않습니다.
현재 치의학 분야에서는 '경조직 재생과 3D 바이오 프린팅'을 주제로 재생 치의학, 골 형성, 세포 및 뼈의 재생, 파골세포 형성 등 국제 치의학 공동 연구를 활성화하기 위한 시도가 이루어지고 있습니다. 3D 프린터 제조업체에서도 프린팅 속도가 빠르고 정밀도가 높은 치의학 전용 3D 프린터를 개발하여 출시 중에 있습니다. 이러한 관점에서 볼 때, 디지털 치의학의 발전과 더불어 3D 프린팅 기술의 미래는 무궁무진하다고 할 수 있습니다. 환자 맞춤형 의료 서비스 시대의 선두주자로 3D 프린팅 연구의 미래를 기대해 봅니다.
김병훈 조선대 치과대학 교수 (MRC 노인구강질환제어연구센터)
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