세계 최초의 3D프린팅 미세바늘이 청력 상실 치료의 길을 열다.

 

청력 상실 및 기타 내이 질환에 대한 의료 치료를 개선하기 위한 획기적인 노력의 일환으로, 헌신적인 의사 및 엔지니어 팀이 10년 이상 협력하여 혁신적인 미세마늘을 개발했다.

이 초박형 초날카로운 장치는 내이의 정밀 의학 환경을 바꿀 준비가 되어 있다.

 

이 최첨단 바늘의 제작자, 이비인후과 의사인 아닐 랄와니와 컬럼비아 대학의 기계 엔지니어인 제프리 키사는 이 발명품이 청력을 담당하는 내이의 나선형 체액으로 채워진 구조인 달팽이관 내에서 이전에는 접근할 수 없었던 부위에 치료를 제공하는 데 있어 게임 체인저가 될 것이라고 믿는다.

릴와니는 "우리의 미세바늘이 내이의 정밀 의학에 핵심이 될 수 있다고 해도 과언이 아니다"고 말했다.

 

미세바늘의 필요성

이 미세바늘의 개발은 유전자 치료가 큰 소음으로 인해 손상된 세포를 재생하여 청력을 회복할 수 있는 중요한 시기에 이루어졌다.

그러나 달팽이관의 복잡한 해부학적 구조로 인해 이러한 치료를 정확하고 안전하게 제공하는 것이 어려운 것으로 입증되었다.

필요한 세포에 접근하려면 약 2mm 너비의 섬세한 막을 통과해야 하는데, 이 막은 전통적인 수술 도구를 사용할 때 종종 찢어진다.

이러한 찢어짐은 돌이킬 수 없는 청력 상실과 균형 문제로 이어질 수 있다.

 

이 미세바늘의 주요 목표 중 하나는 이 연약한 막을 손상시키지 않고 달팽이관에 치료를 도입하는 것이다.

또한 이 바늘은 달팽이관에서 체액을 추출하여 현기증, 메스꺼움, 청력 상실을 유발하는 메니에르병과 같은 내이 질환을 진단하는 데 도움이 된다.

이 체액을 분석하면 이러한 질환에 대한 이해를 높이고 보다 효과적인 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다.

 

독특한 협업

랄와니와 키사르의 파트너십은 약 12년 전 두 명의 공동 박사후 연구원이 협업의 잠재력을 발견하면서 예상치 못하게 시작되었다.

처음에 키사르는 내이에 접근하는 데 어려움이 있다는 사실을 알고 놀랐다.

그는 "의사가 인체의 어느 곳이든 접근할 수 있다고 생각했다."라고 인정했다. 그러나 내이는 여전히 미개척 상태였고, 엔지니어링 혁신을 위한 독특한 기회를 제공했다.

관련된 엔지니어링 과제에 흥미를 느낀 키사르는 연구에 뛰어들어 달팽이관 막의 복잡한 부분을 다루는 문헌이 거의 없다는 사실을 발견했다.

기존 지식이 부족해지면서 솔루션 개발에 대한 관심이 더욱 커졌다.

 

미세 바늘 과제와 솔루션

키사르는 바늘을 만드는 데 있어 핵심 과제 중 하나는 재료가 찢어지는 요인을 이해하는 것이라고 설명했다.

팀은 달팽이관 막을 단단히 팽팽하게 늘어진 방수포로 개념화했다. 구멍이 너무 크면 찢어지지만 충분히 작으면 안정적으로 유지될 수 있다.

목표는 인간 머리카락의 너비와 비슷한, 멤브레인의 임계 크기보다 얇은 미세 바늘을 만드는 것이었다.

 

이를 달성하기 위해 랄와니와 키사르는 2광자 포토리소그래피와 같은 첨단 제조 기술을 활용했다. 이는 매우 미세한 해상도의 구조를 생산할 수 있는 3D프린팅 방법이다.

이 기술을 사용하면 기존 의료용 바늘보다 더 날카로운 바늘을 만들 수 있으며 실제 사용에 견딜 수 있을 만큼 강하다.

광범위한 테스트를 통해 팀은 미세 바늘이 완벽하게 작동할 수 있도록 했다.

그들은 부정적인 영향이나 청력 상실 없이 수많은 동물 수술을 수행했다.

미세바늘은 자신의 직경보다 크지 않은 구멍을 뚫고, 막은 약 2일 이내에 치유된다.

 

미래를 내다보며

랄와니와 키사르는 디자인을 계속 개선하면서 미세바늘의 잠재력에 대해 낙관적이다.

그들은 미세바늘이 내이 질환의 치료를 혁신하고 청각학에서 새로운 치료적 접근 방식을 위한 길을 열 것이라고 생각한다.

의료 기술의 지속적인 발전과 정확한 개입에 대한 집중으로 청력 회복과 내이 건강의 미래는 유망해 보인다.