프린터로 입체적인 물체를 찍어내는 3D(3차원) 프린팅 기술이 앞으로 우리 건강을 책임질 날이 머지않았어요. 3D 프린터가 눈의 실핏줄까지 섬세하게 표현해 인공 눈알을 제작하고 뇌세포까지 출력하기에 이르렀거든요. 3D로 펼쳐지는 우리 몸. 어떤 과정을 거치는 걸까요?

90분 만에 인공 눈 하나가 짠

사진의 왼쪽에서 보이는 환자의 오른쪽 눈은 인공 눈알인 의안으로, 실제 눈과 구별하기 어려울 만큼 비슷하다. 뉴사이언티스트 홈페이지 캡처

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독일과 영국 연구진이 3D 프린터로 제작한 의안을 착용한 사람들의 모습으로, 실제 눈과 의안을 구분하기 어렵다. 인디펜던트 홈페이지 캡처

사고나 질병으로 눈을 잃었을 경우 착용하는 인공 눈인 ‘의안’을 3D 프린터로 제작하는 기술이 개발됐어요. 의안은 시력을 교정하는 효과는 없지만 심리적인 만족감과 미용 목적 등으로 사용돼요. 독일 다름슈타트대 프라운호퍼 컴퓨터 그래픽 연구소의 요한 라인하르트 박사 연구진은 국제학술지 네이처 커뮤니케이션를 통해 이 같은 연구결과를 최근 밝혔어요.

전 세계 약 800만 명이 사용하는 의안은 전부 수작업(손으로 직접 하는 작업)으로 제작돼요. 눈구멍에 끈적한 물질을 넣고 굳혀 의안의 틀을 본 뜬 뒤 투명한 플라스틱을 입히고 반대쪽 눈을 참고해 홍채 등을 그려 넣는 방식이지요. 연구진은 3D 프린팅 기술로 이 과정을 단순화했어요. 광간섭단층촬영(OCT) 장치로 눈 안의 크기와 구조 등을 촬영한 뒤 이를 컴퓨터에서 입체 모델로 만들어 3D 프린터로 출력하는 것이에요.

연구진은 이 기술을 이용하면 의안을 더욱 간편하고 정밀하게 만들 수 있다고 설명했어요. 현재 숙련된 기술자가 의안 하나를 만들 때 평균 8시간 이상 소요돼요. 하지만 연구진이 개발한 3D 프린팅 기술을 활용하면 90분 만에 완성할 수 있지요. 게다가 기술자가 일일이 그리던 흰자위나 홍채도 3D 프린터로 찍어내면 일정하고 정확하게 구현할 수 있어요.

연구진은 해당 기술이 발전된다면 기존 방식으로 의안을 제작하기 어려웠던 어린이 환자용 맞춤형 의안을 만들 수 있다고 전했어요. 라인하르트 박사는 “눈 안에 물질을 넣고 본 뜨는 기존 방식은 어린이가 견디기 힘들다”며 “3D 프린팅 기술로 시각 장애인의 삶의 질을 크게 향상할 수 있을 것”이라고 기대했어요.

다만 연구진은 복잡한 눈 구조를 가진 사람은 OCT 장치로 정확한 데이터를 얻을 수 없어 3D 프린팅 방식을 적용하기 어려울 수 있다고 설명했어요. 한편 연구진은 앞으로 같은 기술을 치아 복원 등에도 적용할 계획인 것으로 알려져요.

뇌세포도 3D 프린터로 출력

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연구팀이 3D 프린터로 인쇄한 뇌 조직을 3D 화면으로 재구성한 모습. 파퓰러 사이언스 홈페이지 캡처

3D 프린팅 기술로 뇌세포 조직을 출력하는 기술도 등장했어요. 미국 위스콘신대 의대 연구진은 3D 프린팅 기술로 실제 뇌 조직을 모방해 뇌기능을 구현한 뇌 오가노이드를 개발했다고 국제학술지 세포 줄기세포에 최근 발표했어요.

오가노이드는 줄기세포(여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 세포)를 길러 장기(내장의 여러 기관)처럼 만든 입체적 세포를 말해요. 인체의 장기에 비해 훨씬 작은 크기지만 비슷한 기능과 구조를 갖췄지요. 연구진은 줄기세포에서 기른 뉴런(신경계를 이루는 기본적인 단위세포)을 넣은 3D 프린터 잉크를 만들었어요. 이를 3D 프린터로 출력해 이어 붙여 실제 뇌를 재현했지요.

실제 뇌처럼 세포들이 형성되고 연결되는 과정을 살펴볼 수 있는 이 기술이 앞으로 발전된다면 뇌의 발달 과정과 신경 질환 연구에 큰 도움이 될 전망이에요. 미국 경제 전문 월스트리트저널(WSJ)은 “뇌세포 3D 프린팅 가격이 저렴해진다면 누구나 주기적으로 새로운 세포를 주입해 뇌의 노화를 막을 수 있을 것”이라고 전했어요.

다만 연구진은 3D 프린팅 기술로 실제 뇌의 활동은 구현했지만 실제 뇌의 복잡성까지 모방한 수준은 아니라고 설명했어요. 연구진은 “이번 기술의 한계가 보완된다면 향후 인간의 뇌를 해독하는 데 도움이 될 것”이라고 말했어요.

▶어린이동아 전선규 기자 3q21@donga.com

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