심혈관 질환은 북미에서 주요 사망 원인이며 – 3D 프린팅이 이를 바꿀 수 있다.

심혈관 질환은 전 세계적으로 매년 수백만 명의 생명을 앗아가고 있습니다. 안타깝게도 대부분의 국가에서 여전히 주요 사망 원인 중 하나이며, 통계에 따르면 이 추세는 증가하고 있습니다. 다행히도 혁신적인 연구자들이 정맥을 프린팅하는 새로운 방법을 공개했으며, 이는 우회 수술 환자의 결과를 개선하고 바이오엔지니어링의 새로운 시대를 열 수 있습니다. 여기에서 알아야 할 모든 정보를 제공합니다.

심혈관 질환 – 통계

심혈관 질환은 미국 및 전 세계 대부분의 산업 국가에서 주요 사망 원인입니다. 불건전한 식습관, 알코올 사용, 낮은 대기 질, 담배 남용 등 여러 요인이 이 상황을 초래했습니다. 이러한 행동들은 모두 사람을 심혈관 질환에 걸리게 할 수 있습니다.

오늘날 심혈관 질환 치료

연간 심장 질환 희생자 수를 살펴보면, 이들을 돕기 위해 상당한 노력이 기울여지고 있다는 사실에 놀라지 않을 것입니다. 많은 경우에 우회 수술이 필요합니다. 이 절차는 막힌 경로를 우회하는 인공 정맥을 도입하여 새로운 통로를 만들고, 혈액이 다시 원활하고 적절한 압력으로 흐르도록 합니다.

이러한 혈관 이식편을 만드는 것은 수년간 연구 대상이었으며, 자연 정맥과 동일한 강도와 특성을 갖는 정맥을 재현하는 것은 매우 어렵습니다. 현재 압출 기반 바이오프린팅 및 하이드로겔 방법을 통해 전문가들은 필요에 따라 경로와 특정 관을 만들 수 있습니다. 그러나 이러한 바이오프린팅 방법에는 제한이 있습니다.

이러한 제한점은 내구성, 강도 및 구조적 완전성의 부족을 포함합니다. 프린팅된 정맥은 일정 거리 이상으로 연장될 때 구조를 유지할 만큼 충분히 강하지 않습니다. 따라서 의료 전문가가 원하는 것보다 높은 실패율을 보입니다. 다행히도 연구자 그룹이 인공 정맥을 더 강하고 오래 지속되게 만드는 혁신적인 방법을 고안했습니다.

연구 세부 사항

연구인 “압출 프린팅 및 전기방사 기술을 이용한 유연 혈관 이식편 제작“은 이러한 프린팅물의 인장 및 압력 강도를 향상시켜 환자에게 보다 신뢰할 수 있는 소직경 혈관 구조물을 제공하는 다양한 방법을 탐구합니다.

전기방사 기술

연구자들은 전기방사라고 불리는 새로운 제작 방법을 도입했습니다. 이 방법은 3D 프린팅된 gelMA 혈관 이식편에 섬유 보강을 통합했습니다. 특히, 전기적 구동력을 이용해 인공 정맥에 나노섬유 구조를 짜는 새로운 첨가제 기반 3D 프린팅 시스템이 개발되었습니다.

출처 – Advanced Materials Technologies

이 전략을 통해 연구자들은 전체적으로 균일한 벽 두께를 가진 정맥을 만들 수 있었습니다. 또한, 정맥의 구조는 원래 조직의 세포외 기질(ECM)처럼 작동하도록 설계되었습니다. 수직 회전 만델 프린팅 설정은 두 개의 전기방사 헤드와 사전 가열된 gelMA 하이드로겔을 압출 프린팅 헤드를 통해 공급하는 방식을 결합했습니다.

특히, 수직 만델은 20 rpm으로 회전했습니다. 이 속도 덕분에 연구자들은 18 G 테이퍼드 팁에서 0.22 mL/min의 일정한 유량으로 하이드로겔을 유지할 수 있었습니다. 구체적으로, 테스트를 위해 젤라틴-메타크릴로일(gelMA)이 제작되었습니다. 이는 메타크릴산 무수물 등을 포함한 다른 첨가제와 혼합된 후 인산 완충 식염수에 넣었습니다. 이 단계는 pH를 균형 있게 유지하여 조명 하에 구조가 균일하게 경화되도록 했습니다.

나노 섬유

젤라틴-메타크릴로일(gelMA)이 경화되면, 나노섬유 구조층이 추가됩니다. 이 추가는 인공 정맥을 강화합니다. 이러한 나노섬유는 폴리카프로락톤(PCL)과 폴리(L-락티드-코-ε-카프로락톤)(PLCL) 폴리머 용액을 다양한 비율로 혼합하여 제작되었습니다. 흥미롭게도, 이 나노섬유는 자연 인간 근섬유와 많은 특성을 공유합니다.

새로운 방법 테스트

연구자들은 제작물과 그 성능을 검증하기 위해 다양한 테스트를 수행했습니다. 특히, 테스트는 압력, 용량, 내구성 등 여러 범주를 포함했습니다. 연구진은 첫 번째 테스트 라운드에서 Kinexus Ultra+ 레오미터를 사용했습니다. 이 장치는 40 mm 사포 처리된 평행 플레이트 기하학 구조로 설정되었습니다.

버스트 압력

버스트 압력 테스트는 팀이 수행한 또 다른 단계였습니다. 실제 인간 정맥에 비해 평균 이하의 버스트 압력 때문에 현재 방법에 많은 문제가 있었기 때문에 이 단계는 필수적이었습니다.

그들은 맞춤형 Instron 3367 범용 테스트 기계에서 섬유 강화 gelMA 이식편을 테스트하는 것으로 시작했습니다. 심장이 펌프처럼 혈관에 혈액을 공급하듯이 제작된 정맥에 흐름을 주어, 해당 유닛이 견딜 수 있는 압력을 확인할 수 있었습니다.

인장 강도

연구자들은 모든 방향에서 인장 강도를 테스트했습니다. 기존 방법은 늘어나거나 파손될 때 취약했으며, 젤은 연장 시 원주를 유지하지 못했습니다. 추가된 나노구조는 이를 방지하도록 설계되었습니다.

팀은 구조물이 원주 및 종축 방향 모두에서 견고함을 확인하기 위해 테스트했습니다. 결과는 나노 강화 혈관 경로의 내구성이 향상되었음을 보여주었습니다. 요구 사항을 초과하는 테스트 조건에서도 구조를 유지할 수 있었습니다.

세포독성 테스트

또 다른 우려는 신체가 이러한 절차를 어떻게 받아들일지였습니다. 세포독성 테스트를 수행하여 새로운 정맥이 신체에 즉시 거부되지 않음을 확인했습니다. 결과는 현재 방법과 유사했지만, 내구성과 균일성 측면에서 더 높은 성능을 보였습니다.

테스트 결과 – 심혈관 질환

테스트 결과는 팀이 자연 정맥과 유사한 특성을 가진 인공 정맥을 성공적으로 제작했음을 보여줍니다. 버스트 압력 테스트와 인장 강도 검증에서 이 유닛들은 실제 인간 조직처럼 작동했으며, 3D 프린팅 바이오재료의 새로운 시대를 열었습니다.

심혈관 질환 연구의 혜택

자연 혈관과 동일한 강도의 정맥을 3D 프린팅할 수 있게 되면 많은 혜택이 있습니다. 첫째, 의료 전문가가 이러한 서비스를 보다 쉽게 이용할 수 있게 됩니다. 더 많은 사람들이 건강 위험에 직면함에 따라 심혈관 건강 제품에 대한 수요가 증가할 것입니다.

비용 절감

현재의 심장 우회 수술 방법은 효과적이지만 개선이 필요합니다. 이번 최신 개발은 결과를 향상시키고 이러한 옵션을 대중에게 더 저렴하게 만들 것입니다. 이 연구는 필요할 때 일관되고 손쉽게 이러한 제품을 프린팅할 수 있게 합니다. 앞으로 팀이 소재 연구 및 개발을 확대함에 따라 비용은 더욱 낮아질 것입니다.

소직경 혈관 이식편

이 발견의 주요 장점 중 하나는 의료 전문가가 소직경 혈관 이식편을 만들 수 있게 된다는 점입니다. 과거에는 정맥 프린팅 방법이 통로를 얼마나 얇게 만들 수 있느냐에 제한이 있었습니다. 이러한 제한은 구조적 완전성 부족 때문이었습니다.

이번 최신 개발은 초박형 바이오 프린팅 정맥의 구조적 성능을 향상시켜, 필요할 때 더 작고 정밀한 모델을 만들 수 있게 합니다. 또한, 이러한 내구성 대안을 프린팅하는 데 걸리는 시간도 감소합니다.

더 긴 이식편

이 연구가 산업에 제공하는 또 다른 주요 혜택은 더 큰 이식편을 프린팅할 수 있다는 점입니다. 이전 방법에서 사용된 젤은 길이가 늘어날수록 압력 변화에 견딜 구조적 완전성이 부족했습니다. 정맥 길이가 증가함에 따라 압력 변동과 붕괴 위험이 높아졌습니다.

나노섬유 보강을 이용한 이번 새로운 3D 프린팅 방법은 정맥의 각 부분이 동일한 강도와 두께를 가지게 하여 이 문제를 해결합니다. 이 접근법은 더 복잡하고 긴 재배치를 가능하게 하며, 향후 수많은 생명을 구할 수 있습니다.

심혈관 질환 연구자들

이 연구는 Faraz Fazal이 주도했으며, Heriot-Watt 대학과 에든버러 대학 로슬린 연구소의 협력으로 진행되었습니다. 프로젝트에 참여한 다른 연구자들로는 Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella‑Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos, Norbert Radacsi가 있습니다.

심혈관 질환 연구를 활용할 수 있는 기업

이번 최신 발견은 의료 분야에 큰 파장을 일으킬 것입니다. 이 발견은 수백만 명의 삶을 개선하고, 이를 적시에 활용하는 기업에게는 매출 증대를 가져올 수 있습니다. 다음은 이 목표를 달성할 수 있는 몇몇 기업입니다.

1. Abbott Laboratories

ABT 가격 차트

Abbott Laboratories (ABT ) 는 1888년부터 운영되어 왔으며, 심혈관, 신경 및 대사 의료 분야의 선두 제공업체입니다. 이 회사는 전 세계적으로 사용되는 스텐트, 심장 판막 및 이식형 장치를 제공하여 심혈관 질환 환자의 삶의 질을 향상시킵니다.

이 회사는 전 세계에 다수의 사무소를 두고 있으며 90,000명 이상의 직원을 고용하고 있습니다. 여러 심장 치료 장치에 대한 특허를 보유하고 있으며 100개 이상의 시장에 제품을 공급하고 있습니다. 오늘날 Abbott Laboratories는 심혈관 치료 분야에서 가장 인지도가 높은 기업 중 하나입니다. 혁신과 시장 포지셔닝의 결합으로 최근 상당한 성장을 이루었습니다.

Abbott Laboratories는 최신 발표에 따르면 2024년에 220억 달러의 매출을 기록했습니다. 또한 뉴욕, 시카고, 태평양, 스위스 및 런던 거래소에 전 세계적으로 상장되어 있습니다. 이러한 요인들과 심혈관 치료를 선도하려는 기업의 헌신은 이 주식을 포트폴리오에 추가하기에 현명한 선택임을 보여줍니다.

2. Boston Scientific Corporation

BSX 가격 차트

Boston Scientific (BSX ) Corporation은 1979년 매사추세츠에서 설립되었습니다. 시장에서 빠르게 성장하여 오늘날 심혈관 장치의 주요 공급업체가 되었으며, 스텐트, 심박조율기 및 이식형 제세동기로 가장 잘 알려져 있습니다. 이러한 장치는 매년 전 세계 수천 명의 생명을 구하고 있습니다.

또한, 이 회사는 보다 지속 가능한 시장을 만들기 위해 여러 약속을 했습니다. 다우존스 지속 가능성 지수와 Forbes America’s Most JUST Companies에 등재되는 등 그 노력에 대해 인정받았습니다. 특히, Boston Scientific Corporation은 최근 효율성을 높이고 투자자 신뢰를 구축하기 위한 기업 재조정을 진행했습니다. 이 조치는 큰 성과를 거두었으며, 2024년 주가가 긍정적인 흐름을 보였습니다.

보건 분야에서 3D 프린터의 미래

보건 분야의 미래는 이러한 저비용 솔루션을 대중에게 제공할 수 있는 능력에 달려 있습니다. 이번 새로운 하이브리드 기술은 가장 필요로 하는 사람들에게 더 빠르고 저렴한 의료 서비스를 제공하는 길을 열 수 있습니다. 다음은 파장을 일으키고 있는 다른 3D 프린팅 보건 혁신들입니다.

3D 프린팅 약물

3D 프린팅 약물 분야는 매주 새로운 제조 기술이 등장하면서 확장되고 있습니다. 이번 달에는 연구팀이 실시간으로 용량과 품질을 검증하는 방법을 개발하는 등 흥미로운 발전이 있었습니다. 이 개발은 약물을 더 빠르게, 원격 지역에서도 프린팅할 수 있게 하여 매년 수백만 명의 생명을 구할 수 있습니다.

3D 프린팅 장기

3D 프린팅 의약품 개발을 생각할 때, 이러한 창작물을 어디서 어떻게 테스트할지 고민하지 않을 수도 있습니다. 다행히도 혁신적인 엔지니어 팀이 3D “body-on-chip” 프린터를 개발하여 안전하게 약물을 심층 테스트할 수 있게 했습니다. 이 새로운 방법은 비용을 절감하고 연구자들이 특정 신체 특성을 만들어 개념을 테스트할 수 있게 합니다.

뇌 조직 프린팅

바이오프린팅은 새로운 치료법과 절차의 문을 여는 뜨거운 주제입니다. 엔지니어들은 수년간 신체에 존재하는 특정 조직 유형을 재현하기 위해 노력해 왔습니다. 이번에 연구자들은 실험실에서 뇌 조직을 모방한 조직을 성공적으로 만들었습니다. 3D 프린팅 대안은 부드러운 겔을 통합하여 뉴런이 성장하고 서로 상호작용하도록 하여 정상 뇌와 같은 방식을 모방합니다.

3D 프린팅은 심혈관 질환 환자를 도울 수 있습니다

이러한 발전은 제공자가 더 빠르고 효율적으로 도움을 줄 수 있는 새로운 수준의 심혈관 치료의 문을 엽니다. 더 강하고, 더 길며, 더 안전한 심혈관 치료를 만들면 실패율이 감소하고 오늘날 수백만 환자의 수명을 연장할 수 있습니다. 따라서 앞으로 몇 달 안에 이 연구에 대한 소식을 더 많이 들을 수 있을 것입니다.

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