캐나다 워털루 대학교(University of Waterloo) 연구팀이 환자 맞춤형 콘택트렌즈를 단 20분 만에 제작할 수 있는 디지털 제조 플랫폼을 개발했습니다. 이 기술이 상용화되면 안과 검진과 맞춤 렌즈 제작을 한 번의 방문으로 끝낼 수 있게 됩니다. 이 혁신은 맞춤 렌즈 설계 소프트웨어, 새로 개발된 3D 프린팅용 실리콘 소재, 첨단 3D 프린팅 기술을 결합한 것으로, 연구 결과는 저널 Materials & Design에 게재되었습니다.

맞춤 콘택트렌즈의 높은 비용

대부분의 콘택트렌즈 사용자는 제한된 표준 크기와 모양 중에서 선택하는 소프트렌즈를 착용합니다. 하지만 각막 모양이 불규칙한 환자(주로 원추각막)는 눈의 정확한 기하학적 구조에 맞춰 설계된 하드 가스투과성 렌즈가 필요한 경우가 많습니다. 이러한 맞춤 하드렌즈는 더 나은 시력 교정 효과를 제공하고 각막 건강을 돕지만, 제작 비용이 높고 시간이 오래 걸립니다.

Popular Science에 따르면 맞춤 하드렌즈 가격은 500~1,500달러에 달합니다. 비용의 상당 부분은 제조 공정, 여러 차례의 안과 방문, 전문 피팅 서비스에서 발생합니다. 피팅이 어려운 환자 중 일부는 편안한 착용감을 끝내 얻지 못해 안경이 유일한 선택지가 되기도 합니다.

3D 프린팅 가능한 실리콘의 돌파구

실리콘은 안전하고 생체 적합성이 뛰어나며 산소 투과율이 높아 콘택트렌즈 생산에 널리 사용됩니다. 문제는 기존 실리콘이 일반적으로 3D 프린팅과 호환되지 않는다는 점입니다. 이 장벽을 극복하기 위해 워털루 팀——화학과 셜리 탕(Shirley Tang) 교수와 사얀 강굴리(Sayan Ganguly) 연구원이 이끄는——은 적층 제조에 맞게 특별히 설계된 새로운 친수성 실리콘 배합을 개발했으며, 콘택트렌즈에 필요한 특성은 그대로 유지했습니다.

“우리 소프트웨어는 환자의 각막과 정확히 일치하는 안쪽 표면과 필요한 시력 교정을 제공하는 바깥쪽 표면을 가진 렌즈를 설계합니다,”라고 강굴리 박사는 말했습니다. “우리가 만든 새로운 친수성 실리콘 소재와 제조 공정을 결합하면 매끄럽고 투명하며 착용감이 편안한 렌즈를 생산할 수 있습니다.”

20분 렌즈 제작 워크플로우

이 플랫폼은 대학 화학과에서 개발되었으며, 각막 지형 데이터를 기반으로 렌즈를 설계하는 소프트웨어, 새로운 실리콘 배합, 디지털 설계를 착용 가능한 제품으로 바꾸는 프린팅 및 마감 공정 등 세 가지 구성 요소를 통합합니다. 3D Printing Industry에 따르면 렌즈 한 개를 프린팅하는 데 약 12분이 걸리며, 세척과 코팅을 포함하면 총 15~20분 정도 소요됩니다.

렌즈는 광경화 방식으로 층층이 쌓아 만들어지기 때문에 곡면에 미세한 계단형 불규칙이 생길 수 있습니다. 콘택트렌즈에서 이런 능선은 시력을 흐리게 하고 눈을 자극할 수 있습니다. 팀은 렌즈의 맞춤 형상을 바꾸지 않으면서 표면을 매끄럽게 하는 초박형 비접촉 코팅 공정을 개발해 계단 높이를 약 5마이크론에서 1.2마이크론으로 줄였습니다.

실험실에서 임상으로

실험실 테스트를 통해 렌즈의 생체 적합성이 확인되었으며, 팀은 광학 선명도와 기계적 성능이 상용 콘택트렌즈와 필적한다고 밝혔습니다. 이 혁신은 2026년 6월 상하이 국제 발명 박람회에서 금메달을 수상했습니다. 연구진은 친수성 실리콘 소재에 대한 임시 특허를 출원했으며 정식 특허 출원을 준비 중입니다.

팀은 워털루 대학교와 홍콩 폴리테크닉 대학교가 공동 설립한 시력 및 눈 연구 센터(CEVR)와 협력해 기술 상용화를 추진하고 있습니다. 아직 넘어야 할 산이 남아 있습니다. 현재 렌즈는 실험실과 배양 세포에서만 테스트되었으므로, 실제 눈 착용 임상 시험, 규제 승인, 제조 파트너 확보가 필요합니다. New Atlas가 지적했듯이 방향은 분명합니다. 렌즈 제조가 공장에서 진료실로 이동하고 있습니다.

주문형 맞춤 제조의 중요성

워털루 플랫폼은 의료 및 제품 제조 분야의 더 넓은 변화의 일부입니다. 디지털 파일이 금형과 툴링을 대체하고, 생산이 사용 현장에 더 가까워지고 있습니다. 표준화된 크기를 대량 생산하고 맞기를 기대하는 대신, 제조업체는 이제 진정으로 환자 맞춤형 제품을 주문형으로 만들 수 있습니다. 20분 콘택트렌즈를 가능하게 한 동일한 논리가 치아 교정기, 정형외과 모델부터 맞춤 소비재에 이르기까지 다양한 맞춤 제품의 설계와 납품 방식을 바꾸고 있습니다.

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결론

워털루 대학교의 3D 프린팅 콘택트렌즈는 적층 제조가 얼마나 멀리 왔는지 보여줍니다. 산업용 프로토타입에서 몇 분 만에 완성되는 개인 맞춤 의료 기기까지. 당일 렌즈 제작이 아직 임상 시험과 규제 승인을 기다려야 하지만, 이 기술은 분명한 미래를 제시합니다. 각 개인을 위해 설계되고 주문형으로 제조되는 의료 제품. 다음 임상 시험 결과가 그 미래가 얼마나 빨리 도래할지를 결정할 것입니다.

출처: University of Waterloo, 3D Printing Industry, New Atlas, Popular Science