연구자들은 유방암 치료를 위해 4D 프린트로 개인화된 "스마트 임플란트"를 인쇄했습니다.

Jul 03, 2023

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Queen's University Belfast의 연구원들은 유방암을 관리하고 치료하기 위한 맞춤형 4D 프린팅 임플란트를 개발했습니다. 4D 프린팅을 이용해 유방암 임플란트를 제작한 것은 이번이 처음이라고 한다.

4D 프린팅은 본질적으로 특성과 형태를 변경할 수 있는 소위 "스마트 재료"를 사용하여 역동적인 3D 프린팅 물체를 생산하는 것입니다. 이러한 변화는 프로그래밍되고 정확하게 예측될 수 있으며 pH, 온도, 습도, 빛 또는 자기장의 변화와 같은 외부 자극에 의해 제어됩니다.

이 기술을 사용하여 연구팀은 환자의 조직 구멍에 더 잘 맞도록 크기를 변경하도록 프로그래밍할 수 있는 다목적 유방 보형물을 생산했습니다. 이를 통해 더 큰 개인화와 향상된 미적 결과를 얻을 수 있습니다. 또한, 4D 프린팅된 임플란트는 필요한 곳에 정확히 화학요법 약물을 방출하여 영향을 받은 부위에 암세포가 재발하는 것을 방지할 수 있습니다.

“이러한 4D 프린팅 보형물을 최초로 제작함으로써 수술 후 유방의 탄력을 모방한 보형물로 유방을 덮을 수 있으며, “유방을 유지하는 화학요법 약물을 출시하여 유방암을 더 효과적으로 관리할 수 있습니다.” "종양의 재발"이라고 프로젝트 책임자이자 Queen's University Belfast 약학부의 생체 제조 및 첨단 제조 학장인 Dimitrios Lamprou 교수는 말했습니다.

해당 연구 논문은 사이언스 다이렉트(Science Direct) 저널에 게재됐다.

4D 프린팅으로 유방암 치료

세계에서 두 번째로 흔한 암인 유방암 사례는 매년 230만 건 이상 발생하며, 영향을 받은 환자 중 약 30%가 이 질병으로 사망합니다.

유방 보존 수술은 초기 유방암 치료의 주요 전략이지만 일반적으로 이 치료 방법으로 인해 국소 암 재발 및 유방 조직 손실이 발생합니다. 또한 방사선 요법과 전신 요법을 사용하면 환자의 생존 가능성이 높아지지만 치료 기간이 길어지고 불쾌한 부작용이 발생합니다. Queen's University 팀은 이러한 방법에 대한 매력적인 대안을 개발했다고 주장합니다.

개인과 종양 사이의 이질성을 고려하여 연구자들은 유방암 치료에 “환자 중심 접근 방식이 기본”이라고 주장합니다. 여기서 적층 제조가 등장합니다. 연구원들은 4D 프린팅이 "스마트 임플란트" 개발을 통해 유방암 관리를 개선할 수 있는 기회를 제공한다고 주장합니다.

연구팀은 Tinkercad 3D CAD 디자인 도구와 Cellink Bio X 3D 바이오프린터를 활용하여 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨염(CMC)과 셀룰로오스 나노결정(CNC)을 혼합한 유방 보형물을 제조했습니다. 또한 임플란트에는 일반적인 화학요법 약물인 독소루비신(DOX)이 탑재되어 암이 재발할 가능성을 줄이기 위해 집중적이고 표적화된 방식으로 전달될 수 있었습니다.

"화학요법은 유방암 치료에 중요한 역할을 하지만 심각한 부작용과 관련이 있습니다."라고 약학대학의 리더이자 임플란트의 체외 평가를 담당하고 있는 Niamh Buckley 박사가 설명했습니다. "필요한 곳에 약물을 집중적으로 전달할 수 있는 이와 같은 기술을 사용하면 치료를 더욱 효과적이고 친절하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다."

연구진은 또한 자기공명영상(MRI)이나 컴퓨터 축단층촬영(CAT) 스캔을 사용하여 환자의 필요에 따라 임플란트를 맞춤화할 수 있다고 언급했습니다. 더욱이, 일단 이식되면 4D 프린팅된 "스마트 장치"는 환자의 신체에 더 잘 맞도록 확장될 수 있습니다. 이러한 크기와 모양의 변화는 환자의 간질액(세포 사이의 간격을 채우는 체액)에 대한 반응으로 발생하며, 환자의 프로필에 따라 추가 수준의 맞춤화를 제공합니다.