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  • 기사등록 2018-05-24 14:25:36
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▲ (a)초기 3D 프린트된 납작한 구조물을 에탄올에 담그면 일정시간이 지난 후 원통형태로 변형이 완료된다 (b)구조물을 에탄올에 담갔을 때 시간에 따른 변형과정

국내 연구진이 시간에 따라 형상이 변하는 4D프린팅 기술을 적용해 3D프린팅 대비 품질은 높이고 제작비용은 절감할 수 있는 의료용 스텐트를 개발하는데 성공했다.


GIST(
광주과학기술원, 총장 문승현)은 기계공학부 이용구 교수 연구팀이 4D프린팅 기술을 이용하여 평면 구조물이 제작되면 이후 자동으로 원통 구조물로 변형 및 조립까지 가능한 의료용 스텐트 제작기술을 개발했다고 지난 21일 밝혔다.


스텐트는 체내의 혈관
, 담도, 식도 등이 좁아졌을 때 원래의 기능을 회복할 수 있도록 확장시켜주는 원통형 의료기기다. 현재 제작할 때 제작틀을 사용하여 수작업으로 하나씩 일일이 제조하는 방식을 많이 사용하고 있으며, 또한 제작 후에는 표면의 거칠기를 줄이기 위한 추가적인 공정과정이 필요하므로 인건비와 같은 비용적인 부분과 생산성 측면에서 큰 단점이 있다.


이에 연구팀은 환자 맞춤형 제작이 가능한
3D프린팅 기술을 적용해 원통형 스텐트를 제작했다. 나아가 형상을 납작하게 프린팅 한 후에, 에탄올에 담가서 원통형상으로 변형하는 기술을 개발했다. 특정 외부환경에서 시간이 지남에 따라 원하는 형태로 변형되는 4D프린팅 기술이 적용된 것이다.


이 방식은 기존 원통형 출력물을
3D프린팅 한 것에 비해 제작 시간을 줄일 수 있고, 서포트 생성을 감소시켜 서포트 제거과정에서 생기는 거친 표면을 방지하고 비용을 절감하는 효과가 있다.


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


연구팀은 이번에 개발한 기술을 적용하면 체내에서 체온
, pH, 습도 등에 따라 자동적으로 변형이 이루어짐으로 시술도구 사용을 줄일 수 있고 3D프린터만 있으면 전 세계 어디에서든 쉽게 생산이 가능하다는 장점이 있다고 설명했다.


이용구 교수는
의료용 스텐트는 세계시장이 2019995천만달러로 예상되며 지속적인 성장세가 전망되는 유망분야임에도 불구하고 국내 의료기기 수입품목 1위를 기록하고 있는 것이 현실이라며 본 기술을 통해 수입대체 효과와 세계시장 점유율 확대에 기여할 것으로 기대한다고 연구의 의의를 설명했다.


한편 이번 연구성과는 재료과학분야 전문 국제학술지
‘Macromolecular Materials and Engineering’ 416일자에 온라인 게재됐다.


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