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스위스 ETH, 3D프린터로 인공심장 제작로스트 왁스 주조 기술 활용
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승인 2017.07.20  10:33:26
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3D프린팅 기술로 제작한 진짜 인간 심장처럼 보이는 소프트 인공심장이 개발됐다.

스위스 취리히연방공대(ETH Zurich)는 진짜 심장처럼 보이며 부드러운 외형을 갖는 실리콘 인공심장을 개발했다고 밝혔다. 이 학교 기능재료공학 교수인 웬델린 스타크(Wendelin Stark) 연구팀의 박사 과정 학생 니콜라스 코어스(Nicholas Cohrs)가 그 주인공이다.

부드러운 인공 심장은 3D 프린팅 및 '로스트 왁스(lost-wax)' 주조 기술을 사용해 실리콘으로 만들어졌다. 무게는 390g이고 부피는 679㎥이며 내부 구조가 복잡한 실리콘 단일 블록이라는 것이 코어스의 설명이다. 이 인공 심장은 실제 인간의 심장과 마찬가지로 오른쪽과 왼쪽 심실이 있지만 격막에 의해 분리되지는 않고 다른 챔버에 의해 이뤄진다. 이 챔버는 가압된 공기에 의해 팽창 수축하게 되고 혈액 챔버에서 유체를 펌핑하는 기능을 한다. 이로써 인간 심장의 근육 수축을 대체하는 역할을 하게 되는 것이다.

현재 사용되는 혈액 펌프는 많은 단점이 있다. 기계 부품은 환자가 생리적 맥박이 없는 동안 합병증에 취약한 편인데 이는 환자에게 어떤 영향을 미치게 된다. 잘 작동하는 인공 심장은 매우 필요하다. 전세계적으로 약 2600만 명의 사람들이 심장 마비로 고통받고 있지만 심장 기증은 늘 부족해 이식 수술까지 대기 기간이 너무 길거나 이런저런 이유로 아예 못하는 경우도 있다. 인공 혈액 펌프는 환자가 기증자 심장을 받거나 자신의 심장이 회복될 때까지 기다리는 시간을 메워주는 역할을 한다.

코어스는 "우리의 목표는 환자의 심장과 대략 동일한 크기의 인공 심장을 개발하는 것이며, 모양과 기능면에서 최대한 인간의 심장을 모방하는 것"이라고 말한다.

취리히연방공대 미르코 메볼트(Mirko Meboldt) 교수 연구그룹의 박사 과정 학생인 아나스타시오스 페트루(Anastasios Petrou)는 이 소프트 인공 심장의 성능을 평가해 과학 저널인 인공 장기(Art Organs)에 그 결과를 발표했다. 이들은 소프트한 인공 심장이 근본적으로 잘 작동하고 인간 심장과 비슷한 방식으로 움직인다는 것을 증명했다.

그러나 한 가지 문제가 있다. 현재 이 인공심장은 약 3000 비트 동안 지속되는데 이는 1시간의 절반에서 4분의 3의 수명을 유지하는데 그친다. 이후 이 재료는 더 이상 변형을 견딜 수 없는 것으로 알려진다.

코어스는 이에 대해 "이번 연구는 타당성 테스트이며 우리의 목표는 이식 준비가 된 심장을 제시하는 것이 아니라 인공 심장의 발전을 위한 새로운 방향을 모색하는 것"이라고 설명한다. 물론 재료의 인장 강도와 성능은 크게 향상되어야 하는 점은 부인하지 않는다.

조인혜  ihcho@irobotnews.com
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