바이오프린팅 3D-BioPrintingㅣ인공장기 만들어내는 재생의학 기술
◆ 3D 바이오프린팅(3D-BioPrinting)
바이오프린팅은 살아있는 세포를 활용한 생체적합성 바이오잉크를 3D 프린팅으로 층층이 쌓아 올려 인공 조직이나 장기를 만들어내는 기술입니다.
전 세계적인 인구 고령화와 이식 장기 수급 불균형이 심화되면서 이식 대기 중 사망하는 사례가 급증하게 되고 이에 이종장기 및 인공장기 개발의 필요성이 대두되었습니다.
현재 기술 초기 단계로 인공장기 제작 기술로써 주목받고 있습니다. 특히 바이오프린팅은 면역거부반응을 최소화하기 위해 본인의 세포나 줄기세포를 이용해 환자 개개인에 맞는 인공장기를 생산할 수 있다는 장점이 있습니다.
◆ 3D 바이오프린팅의 단계
ㅣ1단계: 바이오프린팅 전
첫 번째 단계는 장기의 생검을 통해 세포를 채취하는 것입니다. 바이오프린팅에 사용되는 일반적인 기술은 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 자기 공명 영상(MRI)입니다. 이후 세포는 산소 및 기타 영양소를 제공하여 생명을 유지하게 하는 특수 액화 물질과 혼합됩니다.
ㅣ2단계: 바이오프린팅
두 번째 단계에서는 바이오잉크로 알려진 세포, 매트릭스, 영양소의 액체 혼합물을 프린터 카트리지에 넣고 의료 스캔을 사용해 증착합니다. 사전 조직이 인큐베이터로 옮겨지면 이 세포 기반 사전 조직이 조직으로 성숙합니다.
ㅣ3단계: 포스트 바이오프린팅
세 번째 단계는 생물학적 물질로부터 안정적인 구조를 만드는 데 필요합니다. 물체를 유지하기 위해서는 기계적 자극과 화학적 자극이 모두 필요한데 이들 자극은 세포에 신호를 보내 조직의 리모델링과 성장을 조절합니다. 이 프로세스를 잘 유지하지 않으면 3D 프린팅 물체의 기계적 무결성과 기능이 위험에 처하게 됩니다.
◆ 바이오프린팅 기술의 응용
ㅣ장기 이식
바이오프린팅 기술은 뼈, 피부, 연골, 근육 조직에도 적용할 수 있습니다. 장기적인 목표 중 하나는 전체 장기를 재구성하고 이식용 장기 부족 문제를 최소화하는 것입니다.
ㅣ인공육
바이오프린팅은 인공육에도 사용할 수 있습니다. 2021년 소의 세포 섬유로 구성된 인공육을 생산했으며 원래 고기와 비슷한 구조입니다. 육류 소비의 대안이 될 수 있으며 축산업이 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.
◆ 3D 바이오프린팅 기술의 현황
바이오프린팅 기술은 초기 단계입니다. 우리나라도 2017년 과기부에서 10대 유망기술로 선정했을 만큼 향후 수요도 많고 가능성도 매우 큰 기술 분야입니다. 그러나 현재 3D 바이오프린팅을 임상에서 적용하기엔 한계가 있습니다.
서울대학교 권성근 교수는 임상에 최적화된 바이오잉크와 바이오프린팅을 위한 공간적, 시간적 제약도 극복해야 할 한계로 언급합니다. 현재 바이오프린팅 기술로는 장기 구조물을 프린팅 하는데 긴 시간이 걸려 이 과정에서 세포 생존율이 감소하고 완벽한 무균 환경을 유지하기 어렵다는 것입니다.
앞으로 비약적인 기술 발전이 뒷받침되어야 하는 상황이라고 할 수 있습니다.
/참고: 한국보건산업진흥원, Wikipedia
2024.2. 씀.
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