환자의 심장과 혈관을 똑같은 모양을 재현해 내는 것을 넘어 대동맥의 수축과 이완 등 펌핑까지 재현하는 복제 심장이 개발돼 주목된다.

대동맥 협착증의 증상과 문제를 그대로 재현할 수 있다는 점에서 인공 판막 이식전에 미리 최적의 치료법 등을 사전 적용할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

현지시각으로 22일 사이언스로봇틱스(Science Robotics) 저널에는 3D 프린팅과 유체 역학을 활용한 복제 심장에 대한 연구 결과가 게재됐다(10.1126/scirobotics.ade2184).

'완벽한 생체형 심장 모델'로 명명된 이 심장은 과거 견고한 재질의 심장 모델과 달리 매우 유연한 기능을 가지고 있는 것이 특징이다.

심장의 크기와 모양이 환자마다 다른데다 질환의 구체적 상황을 보기 위해서는 더욱 심장과 동일한 모델이 필요한데서 착안한 것.

이에 따라 MIT 루카(LUCA ROSALIA) 박사가 이끄는 연구진은 환자의 심장 이미지를 3차원 컴퓨터 모델로 구현한 뒤 폴리머 잉크를 사용해 3D 프린터를 활용해 동일한 모양으로 구현하는데 성공했다.

환자의 대동맥까지 명확하게 프린팅을 진행해 일단 심장 구조를 명확하게 하는 것이 첫번째 목표였기 때문.

하지만 여기서 연구진은 멈추지 않았다. 3D 프린터로 만들어진 환자의 심장 모델에 심장과 대동맥을 감싸는 혈압 커프와 유사한 슬리브를 제작해 추가한 것.

이를 통해 연구진은 현재 환자와 동일한 심장 펌핑을 구현하는데 성공했다. 실제 환자의 심장과 똑같이 뛰는 복제 심장을 만들어낸 셈이다.

일단 연구진은 이 심장을 인공 판막 이식술 등에 즉각적으로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

환자의 대동맥을 그대로 구현하는 것은 물론 심장 펌핑 기능을 통해 대동맥 협착증의 상태를 그대로 모방할 수 있는 만큼 실제 이 심장에 다양한 판막을 이식해 최적의 기기를 선택할 수 있다는 것.

또한 향후에는 이를 넘어 다양한 유형의 심장 질환에 대한 최적의 치료법을 테스트하기 위한 매우 효과적인 플랫폼으로 자리잡을 수 있을 것으로 기대된다.

루카 박사는 "환자의 대동맥 협착증 증상을 그대로 재현할 수 있다는 것은 매우 고무적인 결과"라며 "어떤 환자라도 직접 수술에 들어가기 전에 미리 그와 동일한 심장 모델로 다양한 시도를 해볼 수 있다는 점에서 매우 의미있는 성과라고 할 수 있다"고 설명했다.

이어 그는 "조금 더 고도화된다면 특이하고 까다로운 심장 구조를 가진 환자를 대상으로 하는 이상적인 치료법 개발이나 적용에도 활용할 수 있을 것"이라며 "심장 질환에 대한 임상에 획기적인 이정표가 될 것"이라고 밝혔다.