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동물의 세계: 더불어 사는 세상

3D 프린팅 기술: 동물을 위한 놀라운 일들, 2부 중 2부

2020-11-13
진행 언어:English

에피소드

내용 요약
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ANIMAL HOST: 『올라, 아모로소스 텔레베덴테스』‍ 볼리비아의 공식어 중 하나인 스페인어로 『안녕,‍ 멋진 시청자들』입니다. 제 이름은 아르투로예요. 볼리비아 북부의 푸르른 아퀴쿠아나‍ 시립 보호 구역의 비건 큰부리새예요. 성공을 꿈꾸는 우리나라의‍ 동물과 사람들은 여러분이 어디에 있든‍ 자연의 풍요로운 축복을‍ 경험하기를 바랍니다.

3D 프린팅 기술: 동물을 위한 놀라운 일들,2부 중 2부』에‍ 오신 것을 환영합니다.

이전 방송에서‍ 우리는 3D 프린팅 기술이‍ 심각한 질병이나 부상이‍ 있는 동물들에게 어떻게 새 삶의 기회를 훌륭하게‍ 제공했는지 설명했습니다.

오늘 방송에서는‍ 3D 프린팅이 동물들을 도운 감동적인 이야기와 향후‍ 동물 실험의 악한 관행의‍ 종식을 앞당기는 데‍ 도움이 될 수 있는‍ 혁신적인 3D 바이오‍ 프린팅 기술을‍ 소개하려고 합니다.

2009년‍ 초록 바다거북 시모어는‍ 플로리다 키스에서 보트의‍ 프로펠러에 맞았습니다. 시모어의 껍데기와 척추가 손상되어 소장 부분에 공기가 쌓였습니다. 그 결과 시모어는 엉덩이 끝을 위로 내밀고‍ 고개를 숙인 채 겨우‍ 수영이 가능했습니다. 이로 인해 시모어는 야생에서 먹이를 찾기 위한‍ 다이빙 능력에 방해가 됐고 더는‍ 스스로 살 수 없었습니다.

플로리다의 한 재활 병원은 시모어를‍ 미국 미네소타의‍ 미네소타 수족관의 시라이프 치료 팀으로‍ 보냈습니다. 처음에 치료 팀은 에폭시를 이용해 균형추를‍ 껍데기에 붙여서 부력을 맞추려고 했습니다. 그러나 시모어의‍ 껍데기 또는 『등딱지』의‍ 판이 떨어지면‍ 추가 절로 떨어지는데 추 교체는 거북이에게‍ 스트레스가 되었습니다.

시모어를 위한 영구적인‍ 해결책을 고안하기 위해‍ 시라이프의‍ 트랜너 노트는‍ 미네소타 대학교 공대생들에게‍ 도움을 요청했습니다. 처음부터‍ 커다란 거북이 등에‍ 보형물을 놓는 각도가‍ 제한돼 있어 쉽지 않은‍ 임무였습니다. 이를 해결하려면‍ 물이 주변에서 자유롭게‍ 흐를 때 바닷물을‍ 견디는 게 필요했고‍ 또 다른 바다 동물과‍ 어울리는 동안에도‍ 유지돼야 했습니다.

팀에서는 3D 프린팅을‍ 하기로 했는데 이는‍ 서로 다른 시안을‍ 비교하여 디자인을‍ 변경하고 시제품을‍ 만들어 시험할 수 있는‍ 저렴한 해결책이었죠. 연구팀은 20177월‍ 컴퓨터단층촬영(CT)을‍ 마친 뒤 시모어의 껍데기‍ 구조와 손상 정도를‍ 조사한 뒤 바깥 껍데기‍ 디자인을 정했습니다.

사려 깊은 프로젝트 팀은 시험 과정에서 벨크로를‍ 사용하여 3D 프린팅된‍ 시제품을 시모어의‍ 껍데기에 부착하여‍ 시모어를 탱크 밖으로‍ 이동시키지 않고도‍ 시제품을 쉽게 제거‍ 조정 또는 재장착할 수‍ 있도록 만들었습니다.

팀의 사랑의 노고와 트랜너 노트 씨의 24시간‍ 애정 어린 보살핌 덕분에‍ 시모어는 이제 3D‍ 프린터로 제작한 배낭으로‍ 평범한 거북이처럼 즐겁게‍ 다이빙할 수 있게 됐습니다. 소중한 바다거북을 위한 정말 따뜻한 치료법이죠!

‍미국 코네티컷의‍ 미스틱 수족관에는‍ 23살 아프리카 펭귄‍ 옐로우퍼플이 있는데요. 2011년 왼쪽 다리의‍ 굴근 힘줄이 찢어져 제대로‍ 걸을 수 없었습니다. 미스틱 수족관의‍ 수의사들은 직접‍ 플라스틱 부츠를 만들어서‍ 도와주려고 했지만,‍ 소재가 빠르게 변질되어‍ 잦은 교체가 필요했습니다.

또한 부츠는 유연하지 않고 무거워서‍ 펭귄의 움직임을‍ 제한했습니다. 2016년 치료 팀은‍ 3D 프린팅 분야의‍ 잠재력을 알게 되어‍ 3D 프린팅 시스템을‍ 교육받은 미스틱 중학교와‍ 제휴를 추진하여 학생들이 이 기술에‍ 숙련될 수 있게 했습니다.

학생들은 옐로우퍼플을 위한 3D 프린팅된‍ 지지대 부츠를‍ 설계할 수 있어서‍ 아주 즐거워했고‍ 3D 프린터 제조업체와 한 협력업체가‍ 프로젝트에 참여하여‍ 학생들에게 작업 과정에서‍ 기술 지침을 제공했습니다. 학생들은 다친 펭귄의 발 모형을 스캔하고‍ 디지털 모델을 만들어‍ 3D 조각 프로그램으로‍ 디테일을 추가한 다음‍ 다중 소재 3D 프린터로‍ 부츠를 만들었습니다.

이 일체형 부츠는 유연하면서 단단한‍ 소재로 만들어져‍ 내구성이 높고‍ 탄력적이며 가볍습니다. 이 펭귄은 새로운 3D 프린팅 부츠를 신자마자‍ 즉시 시험실에서‍ 걸어 다녔습니다. 프로젝트에 참여한‍ 학생들에게 멸종 위기종이 즐거움이 가득한 것을‍ 보는 순간 아주 짜릿함과 희망을 느꼈습니다.

미스틱 중학교의 새디는 『우리가 함께‍ 디자인한 부츠를 신고‍ 펭귄이 걸어가는 모습을‍ 보니까 일이 잘된 걸 알게 되어 기분이 진짜‍ 좋았어요』라고 했습니다. 이제 옐로우퍼플은 정상적인 펭귄처럼 걷고‍ 헤엄칠 수 있습니다. 관련된 분들 모두 축하해요.

ANIMAL HOST: 잠시 건설적인 메시지를‍ 들은 다음에‍ 다시 돌아오겠습니다. 수프림 마스터 텔레비전에‍ 채널 고정해 주세요.

ANIMAL HOST: 3D 프린팅 기술: 동물을 위한 놀라운 일,2부 중 2부』에 다시 오신 것을 환영합니다.

여러 새로운 화장품,‍ 약, 백신,‍ 기타 다른 제품들은‍ 종종 임상 시험이나 시장 출시 전에‍ 예상 효능과 안전성을‍ 정하는 데 동물 실험을 합니다. 미국에서는 매년 1억 마리 이상의 동물이‍ 잔인하고 야만적이며‍ 비효율적인 테스트로‍ 인해 피해를 봅니다. 미국 국립보건원에 따르면‍ 동물에게 효과적이고‍ 안전한 것으로 실험되는 약의 95%가 결국‍ 인간 대상 임상시험에서 실패합니다.

그리고 인간에게 사용이‍ 승인된 소수의 약품 중‍ 절반은 동물 실험에서‍ 확인되지 않은‍ 부작용이 나타납니다. 최근 몇 년 동안 동물 실험의 비윤리적이고‍ 비인간적이고 쓸모없는‍ 관행에 대한 비판이‍ 증가하고 있으며‍ 자비로운 과학자들은‍ 놀라운 대안 3D 바이오 프린팅으로‍ 대응하고 있습니다.

3D 바이오 프린팅은 적층 제조를 통해‍ 심장 또는 피부 조직과 같은 자연 조직을 모방한‍ 생체의학 부품을 만듭니다. 일반적인 바이오 프린팅 공정에서 필요한 인간 세포는‍ 세포의 생존을 위해‍ 산소, , 영양소가‍ 포함된 마이크로겔인‍ 『바이오 잉크』로‍ 배양됩니다. 세포가 3차원 조직으로 성장하고‍ 발전할 수 있도록‍ 비계 소재가 사용됩니다.

다음으로 3D‍ 바이오 프린터는 CT나‍ 자기공명영상(MRI)‍ 스캔에서 얻은 대상 조직의‍ 디지털 모델을 바탕으로,‍ 카트리지에 층층이 쌓인‍ 바이오잉크를 증착합니다. 그런 다음 인쇄된 전 단계의 조직층을‍ 생체 반응기로 옮기는데‍ 여기서 최적의 화학 반응 시뮬레이션이나‍ UV 노출을 적용하여‍ 조직층을 응결 및 교차 결합하여 최종‍ 단계를 완성합니다.

아직 초기 단계지만‍ 3D 바이오 프린팅 기술은‍ 초기에 큰 성공을‍ 거두었습니다. EU에서 2009년 화장품 제품에 대한‍ 동물 실험을 금지한 이후‍ 화장품 테스트 목적으로‍ 인체 피부 조직을 바이오‍ 프린팅 하는 것이 주요 관심 분야가 되었습니다. 인간의 피부 조직은 혈관, 색소 침착, 땀샘,‍ 모낭과 면역 대식세포로‍ 바이오 프린트가‍ 가능하기 때문에‍ 실제 조직과 매우‍ 유사합니다.

피부 조직 외에‍ 다른 생체 적합성을 가진 인간 조직도 바이오 프린팅‍ 할 수 있습니다. 예를 들어 바이오프린팅된‍ 인간의 간 조직은‍ 약효가 발휘되고 포도당‍ 대사가 기능할 수 있기에‍ 신약 개발에‍ 적합합니다. 더욱이 빠르게 발전하는 장기 칩 기술은‍ 인간 장기의 구조와‍ 과정을 개괄하는 세포가‍ 반투명의 작은‍ 컴퓨터 칩 내부에‍ 살도록 합니다.

칩은 살아 있는 인간 세포와 연결되며‍ 기계의 힘이 호흡 및‍ 혈류 운동과 같은‍ 장기의 미세 환경을‍ 시뮬레이션하는 데‍ 적용될 수 있습니다. 또한 칩이 투명하기에‍ 인간 장기의‍ 내부 활동을‍ 연구할 수 있는 발판을‍ 제공합니다.

장기 칩 기술은 빠른 반응과 정밀한 제어라는 장점을 가지고 있기 때문에‍ 연구자들은 실험동물보다 더 저렴하고 빠르게‍ 신약을 테스트할 수‍ 있습니다. 또한 최신 용적 측정‍ 바이오 프린팅 기술이‍ 유망합니다.

세포 친화적인 가시광 레이저를 통해‍ 여러 번 CT 투사를 하여‍ 빛에 민감한 마이크로겔‍ 용기에 동시에 투사하므로‍ 복잡하고 난해한 구조의‍ 장기는 기존의 층별 프린트 방식으로는‍ 수 시간 혹은 수일이 걸렸으나 3D 레이저광 필드를 이용했을 때‍ 수십 초 만에‍ 프린팅될 수 있습니다.

놀라운 3D 프린팅 기술은 진정으로 동물을‍ 위한 놀라운 일입니다. 맞춤 제작되어 꼭 맞는 이식물,‍ 보철물 및 교정기는‍ 중상을 입은 수많은‍ 동물들에게 새로운 삶의‍ 기회를 제공했으며‍ 정확하고 현실적인‍ 수술 모델은‍ 동물의 수술 위험성을‍ 크게 줄였습니다.

반면에 멋지고 창의적인 3D 바이오프린팅 기술은‍ 연구자들이 동물 실험을‍ 그만둬서 수많은‍ 동물의 생명을 구할 수 있는 잠재력이 큽니다. 생명을 구하는 이러한‍ 기술이 신의 축복 속에서‍ 더 효율적이고 저렴해져서‍ 더 많은 동물들에게 도움이 되길 빕니다.

존경하는 시청자 여러분, 오늘 방송에 함께해 주셔서 감사합니다.

주목할 뉴스에 이어‍ 『부지런한 탐구를 통해‍ 자신을 알자, 7부 중 7부』가‍ 스승과 제자 사이에서‍ 방송됩니다.

여러분이 베푼 친절이‍ 똑같이 아름다운 방식으로‍ 돌아오길 바랍니다.

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