GIST 이용구 교수 연구팀, 3D 프린터를 이용한 자동조립 의료용 스텐트 개발

[아시아경제 호남취재본부 김춘수 기자] GIST(지스트, 총장 문승현) 기계공학부 이용구 교수 연구팀이 4D 프린팅 기술을 이용해 평면 구조물이 제작된 이후 자동으로 원통 구조물로 변형 및 조립까지 가능한 의료용 스텐트 제작기술을 개발했다.

한국보건산업진흥원에 따르면 의료용 스텐트는 세계시장이 내년 99.5억 달러로 예상되며 지속적인 성장세가 전망되는 유망분야다. 현재 식품의약품안전처, 과학기술정보통신부, 보건복지부, 산업통상자원부 등 각 정부부처에서는 3D/4D 프린팅 기술을 이용한 의료기기에 전향적인 태도를 가지고 있으며 관련 지원사업을 추진한다.

현재까지 스텐트를 제작할 때 제작틀을 사용하여 수작업으로 하나씩 일일이 제조하는 방식을 많이 사용해, 제작 후에 표면의 거칠기를 줄이기 위한 추가적인 공정과정이 필요해 인건비와 비용적인 부분과 생산성 측면에서 큰 단점이 있다.

연구팀은 3D 프린팅 기술을 사용해 원통형 스텐트를 제작하는데 성공했다. 기존 3D 프린팅 방식을 이용한 제조방법들과 달리 형상을 납작하게 프린팅 한 후에, 에탄올에 담가서 원통형상으로 변형하는 기술을 개발했다.

납작하게 프린팅을 하는 이유는 한번에 원통형으로 프린팅을 하는 경우에 비해서 제작 시간을 훨씬 줄일 수 있고, 서포트 생성을 감소시켜 서포트 제거과정에서 생기는 거친 표면을 방지하고 비용을 절감할 수 있기 때문이다.

뿐만 아니라 특수한 디자인을 통해서 납작한 모양에서 원통형으로 변형이 잘 이루어 질 수 있도록 유도해, 변형이 완료된 후에 일정 시간동안 원통형상을 안정적으로 유지할 수 있는 기능을 갖도록 성공했다. 연구팀은 변형이 완료된 후에도 에탄올이 없는 환경에서 일정 시간동안 변형형상을 유지함을 확인했다.

시중에 3D 프린터 재료로서 상용화 되어있는 생체적합재료(Biocompatible Material)를 사용하면 체내에 삽입되어 체온, pH, 습도 등의 인체 환경에 의해 자동적으로 확장되어 좁아진 병변(혈관, 식도, 담도, 기관지 등)을 회복시킬 수 있으며, 자동적으로 변형이 이루어짐으로 시술도구 사용을 줄일 수 있다.

또한, 개인맞춤별 제작이 가능해 시술 효과를 증가시킬 수 있다. 3D 프린터 장비만 있으면 장소에 크게 구애 받지 않고 전 세계 어디서든 쉽게 생산이 가능하다는 점 또한 매우 큰 장점이다.

이용구 교수는 “시장성이 매우 큰 분야임에도 국내 의료기기 수입품목 1위가 스텐트인 실정인데, 본 기술을 통해 수입대체 효과와 세계시장 점유율 확대에 기여할 것으로 기대한다”라고 연구의 의의를 설명했다.

GIST 기계공학부 이용구 교수(교신 저자)가 주도하고 최우림 박사과정 연구원(제1저자)과 김태영 석사(제2저자)가 참여한 본 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 정보통신기술진흥센터의 IT·SW융합산업원천기술개발사업 지원을 받아 수행됐다. 본 연구성과는 재료과학분야 전문 국제학술지 Macromolecular Materials and Engineering 지난달 16일자에 온라인 게재됐다

호남취재본부 김춘수 기자 ks7664@hanmail.net