골재생을 위한 생체재료 활용 3차원 프린팅 기술

• Published in: The journal of the Korean Orthopaedic Association Vol. 58; no. 4; pp. 311 - 320
• Main Author: 박석희(Suk-Hee Park)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한정형외과학회 01.08.2023
• Subjects: 정형외과학; 3차원 프린팅; 생체재료; bone regeneration; 보철 및 임플란트; biocompatible materials; 골재생; 3D printing; prostheses and implants
• ISSN: 1226-2102; 2005-8918
• DOI: 10.4055/jkoa.2023.58.4.311

3차원 프린팅(3D printing, 3DP) 또는 적층 제조(additive manufacturing) 기술은 환자맞춤형 의료기술 응용에 많은 관심을 받고 있다. 표준 분류 적층제조 기술 중, 분말베드용융(powder bed fusion, PBF) 및 재료압출(material extrusion, ME) 방식이 각각 금속 및 고분자 의료 임플란트 제작에 주로 사용된다. 스테인리스강, 코발트 합금, 티타늄 합금을 주재료로 하는 PBF 제작 금속 임플란트는 기계적 강도의 충분한 신뢰성으로 인해 광범위한 수술적 적용에서 임상적 타당성을 보여주고 있다. 한편, ME 기술로 제조된 고분자 임플란트나 스캐폴드는 본질적으로 강도가 약해 임상적 사용에 한계가 있다. 그러나 응력 차폐 효과 및 방사선비투과성과 같은 금속 임플란트의 한계를 극복할 것으로 기대되며, 고분자 재료의 기계적 또는 생물학적 기능이 유기 또는 무기필러가 있는 복합 재료로 제조됨에 따라 향상될 수 있다. 총체적으로 맞춤제조의 장점을 통해 생체재료 기반 3차원 프린팅 기술은특히 골재생 분야에 있어 많은 임상적 요구사항을 만족시킬 수 있을 것으로 기대된다. Three-dimensional printing (3DP), or additive manufacturing, has attracted considerable attention for patient-specific medical applications. Among the standard technical groups, powder bed fusion (PBF) and material extrusion (ME) are preferred for fabricating metallic and polymeric medical implants, respectively. PBF-manufactured metallic implants, mainly from stainless steel, cobalt alloy, and titanium alloy, have shown clinical feasibility in a wide range of surgical applications owing to sufficient reliability of mechanical strength. The MEfabricated polymeric implants or scaffolds have some limitations in clinical use because of their inherently impaired strength. On the other hand, they are expected to overcome the limitations of metallic implants, such as a stress shielding effect and beam hardening artifact. Furthermore, the mechanical or biological functionality of polymeric materials can be enhanced by their composite materials with organic or inorganic fillers. Overall, with the advantage of customizing manufacturability, the 3DP technologies with biomaterials might meet the needs of patient-specific surgical applications, particularly in the case of bone regeneration. KCI Citation Count: 0