□ GIST(지스트, 총장 문승현) 기계공학부 이용구 교수 연구팀이 키리가미(kirigami)* 구조와 형상기억고분자(Shape memory polymer)를 이용하여 기존의 분지형 스텐트에서 발생하는 삽입 문제를 해결하는데 성공했다.  

* 키리가미(kirigami)는 일본어로 자르다를 의미하는 ‘kiri’와 종이를 뜻하는 ‘gami’가 합쳐진 용어로, 종이를 특정 패턴이나 모양으로 자른 뒤 접었을 때 pop-up 카드와 같이 입체 형상을 나타내는 것을 의미한다.

∘ 기존의 니티놀(Nitinol)*과 같은 형상기억합금(Shape memory polymer) 와이어로 제작된 분지형 스텐트는 혈관에 삽입시 튀어나온 부분으로 인한 어려움이 있어 연구팀에서는 이러한 문제점을 해결하는 동시에 수동으로 확장시켜야 했던 방식에서 특정 외부 자극에 의해 스스로 확장할 수 있는 분지형 스텐트를 제작하는 방법을 모색하였다.

* 니티놀(Nitinol)은 니켈과 티탄을 섞은 합금으로 형상이 변형되어도 일정한 온도 이상으로 가열하면 초기 형상으로 되돌아오는 형상 기억 효과가 있는 형상기억합금 중 하나를 말한다.

□ 연구에 사용된 키리가미 구조는 [그림 1]과 같이 평면으로부터 입체형상을 표현할 수 있다는 특징이 있어 다양한 공학 분야에 적용되고 있다. 연구팀은 이러한 키리가미 구조를 적용함으로써 처음에는 일자 형태로 삽입된 후 시간이 지남에 따라 각각의 혈관으로 갈라지면서 확장,변형되어 혈관에 삽입이 용이한 스텐트를 설계할 수 있었다.

∘ 뿐만 아니라 형상기억고분자로 제작된 3D 프린터용 필라멘트와 FDM 방식의 3D 프린터*를 이용하여 온도에 의해 형상이 변형될 수 있도록 하였다.

* FDM방식의 3D 프린터는 고분자 소재의 필라멘트를 고온의 노즐로 녹여 한층씩 적층하여 물체를 제작하는 방식을 사용하는 프린터를 말한다.

∘ 그 결과 3D 프린터로 제작된 분지형 스텐트는 혈관내 삽입 전, 삽입이 용이한 일자 형태로 변형되어 적합한 위치로 삽입된 후, 온도 변화를 통해 분지형상으로 확장되는 것을 확인하였다. [그림 2 참조]

□ 이용구 교수는 “이번 연구 결과는 3D 프린터를 이용함으로써 불규칙한 형태의 혈관에 적합한 스텐트를 제조할 수 있었으며, 기존 분지형 스텐트 삽입과정의 문제점을 해결할 수 있었다”며, “추후 연구를 통해 생체적합성 재료를 적용한다면 실제 수술에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

□ 이번 연구는 이용구 교수(교신저자) 주도로 김태영 석사(제1저자)와 함께 정보통신기술진흥센터(IITP)와 GIST 연구원(GRI) 등의 지원을 받아 수행하였으며, 관련 논문은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 2018년 9월 17일자에 게재되었다. <끝>