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3D 바이오프린팅의 진화…세포까지 `출력` 한다

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작성자 3D 프린팅과 작성일2018-07-05 00:13 조회534회 댓글0건

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3D 바이오프린팅 기술이 하루가 다르게 진화하고 있다. 최근 2~3년 동안은 맞춤형 안면윤곽 보형물이나 안와 골절로 인한 눈 밑 뼈 수술, 임플란트 시 잇몸과 뼈를 분리해주는 막(멤브레인) 제작 등 치과와 정형외과 쪽 생체 의료기기(고체 보형물) 위주로 상용화가 진행됐다. 그러다 3D 프린팅 기술이 발전하며 살아 있는 세포를 원하는 형태로 `출력`하고 영양분을 공급하면서 배양하는 단계까지 발전했다. 3D 프린팅으로 사람의 각막과 세포를 만들고, 임상시험에 활용할 수 있는 손톱만 한 미니장기 제작까지 도전하는 회사도 나오고 있다.영국 뉴캐슬대 연구팀은 최근 사람의 각막을 3D 프린팅 기술로 제작하는 데 성공했다고 밝히며 세계적인 주목을 받았다. `공산품`처럼 제조할 수 있는 각막이 나온 것은 세계 최초로, 세계적인 각막 부족 현상을 해결할 수 있을 것으로 기대를 모은다. 3D 바이오프린팅을 하려면 원하는 기기를 디자인해야 하고, 출력할 `바이오 잉크`를 만들어야 한다. `헤드`라고 불리는 분사기가 위에서 왔다 갔다 한다는 점을 제외하면 우리가 흔히 쓰는 잉크젯 프린터와 비슷한 원리다. 여러 개의 복합 헤드가 프린팅하는 `원료`가 바뀔 때마다 교체되면서 다양한 조직을 출력해낸다. 
캐슬대 연구팀은 기증받은 건강한 각막의 줄기세포를 해초에서 추출한 젤인 알긴산염과 콜라겐을 혼합해 바이오 잉크를 만들었다. 이 잉크를 각막과 똑같은 동심원으로 가공해 인공각막을 `출력`했다. 영국 파이낸셜타임스에 따르면 이 기술은 추가 시험을 거쳐 5년 내 상용화할 수 있을 것으로 예상된다. 
국내 바이오벤처 티앤알바이오팹은 지난달 28일 차바이오텍과 함께 줄기세포와 3D 바이오프린팅을 융합한 세포치료제를 공동 개발하기로 했다. 티앤알바이오팹은 3D 바이오프린팅 분야에서 세계적인 기술력을 보유하고 있다. 국내 최대 줄기세포 치료제 파이프라인을 보유한 차바이오텍과 3D 바이오프린팅 기술을 선도하는 티앤알바이오팹이 손잡고 시너지 효과를 노린다는 전략이다. 
두 회사는 특히 3D 바이오프린팅 기술로 줄기세포 치료제의 활용 범위를 획기적으로 늘리는 데 집중한다. 향후 5년 안에 3D 프린터 기술이 활용된 세포치료제가 개발될 수 있을 것으로 업계에서는 기대하고 있다. 최종성 차바이오텍 대표는 "줄기세포 연구와 노하우를 확장하는 데 3D 바이오프린팅이 가장 필요한 기술이라고 생각해 제휴하게 됐다"며 "줄기세포 활용 치료제를 확대하는 것은 물론 인체 조직을 재생(regeneration) 복구(repair) 또는 대체(replace)하기 위한 혁신적 신제품 개발을 목표로 협력할 것"이라고 말했다. 
임상시험에 활용할 수 있는 `미니장기(장기유사체)`인 오가노이드(organoid)도 제작해 적극 활용할 계획이다. 오가노이드란 성체줄기세포, 배아줄기세포, 유도만능줄기세포에서 자가 재생 및 자가 조직화시켜 만든 장기유사체다. 줄기세포나 장기에서 분리된 세포들을 3D로 배양하고 재조합해 몸 속 장기와 비슷한 오가노이드를 만든다. 윤원섭 티앤알바이오팹 대표는 "실제 장기와 비슷한 기능을 하는 칩을 3D 프린터로 제작한 뒤 약물을 적용시키는 방법으로 신약 효능이나 독성을 평가할 수 있다"며 "동물실험을 대체할 수 있고 실제 사람을 대상으로 임상했을 때와 훨씬 더 가까운 결과 값을 얻어낼 수 있어 세계적으로 각광받는 분야"라고 설명했다. 
이 회사는 3D 프린터 장비뿐만 아니라 8가지 장기 바이오 잉크를 직접 생산한다. 뼈와 피부, 간, 심근, 뇌, 연골, 호흡기 점막, 지방 등 8가지 인공 장기유사체를 각각 사업화한다는 목표다. 실제로 인공 간은 신약개발에 활용도가 높고, 인공 호흡기 점막도 미세먼지 등 유해물질에 대한 경각심이 커지면서 수요가 늘어나는 추세라고 윤 대표는 밝혔다. 회사 측에 따르면 동물실험을 대체하려는 외국 화장품이나 신약 제조사도 다양한 협업을 제안해오고 있다.
세포와 오가노이드 프린팅 연구의 최종 목표는 3D 프린팅한 세포나 완전한 장기를 인체에 직접 이식하는 것이다. 기술이 빠르게 발전하고 있기 때문에 불가능한 꿈은 아니라는 것이 전문가들의 전망이다. 특히 개인별 맞춤 치료와 재생의학이 화두로 떠오르면서 다양한 협업연구가 진행될 것으로 보인다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP)은 10~15년 뒤에는 췌도, 각막 등 인체 일부 조직이 실제로 인간의 장기를 대체할 수 있을 것으로 내다봤다.

 

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