국내 연구진이 3D프린터로 복잡한 혈관의 스텐트(혈관을 뚫고 지나가도록 설계된 그물관 장치) 삽입 시술을 보다 용이하게 하는 구조를 개발했다.

GIST(총장 문승현)는 기계공학부 이용구 교수 연구팀이 키리가미(kirigami) 구조와 형상기억고분자(Shape memory polymer)를 이용해 기존의 분지형 스텐트에서 발생하는 삽입 문제를 해결하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

키리가미는 일본어로 자르다를 의미하는 ‘kiri’와 종이를 뜻하는 ‘gami’가 합쳐진 용어다. 종이를 특정 패턴이나 모양으로 자른 뒤 접었을 때 팝업(pop-up) 카드와 같이 입체 형상을 나타내는 것을 의미한다.

기존의 니티놀(Nitinol)과 같은 형상기억합금(Shape memory polymer) 와이어로 제작된 분지형 스텐트는 혈관에 삽입시 튀어나온 부분으로 인한 어려움이 있었다.

연구팀은 이 문제점을 해결하는 동시에 수동으로 확장시켜야 했던 방식에서 특정 외부 자극에 의해 스스로 확장할 수 있는 분지형 스텐트를 제작하는 방법을 모색했다.

연구에 사용된 키리가미 구조는 평면으로부터 입체형상을 표현할 수 있는 특징으로 다양한 공학 분야에 적용되고 있다.

연구팀은 이러한 키리가미 구조를 적용, 처음에는 일자 형태로 삽입한 후 시간이 지나면서 각각의 혈관으로 갈라지면서 확장·변형돼 삽입이 용이한 스텐트를 설계했다.

또 형상기억고분자로 제작된 3D 프린터용 필라멘트와 FDM 방식의 3D 프린터를 이용해 온도에 의해 형상이 변형될 수 있도록 했다.

그 결과 3D 프린터로 제작된 분지형 스텐트가 일자 형태로 삽입된 후, 온도 변화를 통해 분지형상으로 확장되는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

이용구 교수는 “3D 프린터를 이용해 불규칙한 형태의 혈관에 적합한 스텐트를 제조해냈다. 기존 분지형 스텐트 삽입과정의 문제점도 해결할 수 있었다”며 “추후 연구를 통해 생체적합성 재료를 적용한다면 실제 수술에도 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 이용구 교수(교신저자) 주도로 김태영 석사(제1저자)와 함께 정보통신기술진흥센터(IITP)와 GIST 연구원 등의 지원을 받아 수행했다. 관련 논문은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 2018년 9월 17일자에 게재됐다.