바이오프린팅에 날개를 달아준 방사선

2015.04.07 17:52

최근 3D 프린팅의 변신과 활용 범위가 놀랍다. 몇 년 전만 하더라도 단순 기계 부품을 복사하는 신기한 정도로만 인식되던 3D 프린팅이 이제는 우주선에 들어가는 복잡한 첨단 부품에서부터 인체에 들어가는 장기까지 못 만드는 것이 없을 정도로 활용성이 높아져 차세대 제조 산업의 미래라고 불리고 있다. 특히 3D 바이오프린팅은 신체 일부 및 장기를 만드는데 최적의 기술로 꼽히면서 건강한 삶을 살아가는데 큰 도움을 주고 있다.

 

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사람들이 나이를 먹어감에 따라 몸의 주요 장기들 역시 노화가 이루어지는데 근골격계의 연부조직(건, 인대, 연골 등)의 손상은 눈에 띄게 드러난다. 관절염, 오십견, 류머티즘과 같은 질환들이 그것이다. 이런 퇴행성 질환은 고령화 사회로 진입할수록 환자의 수가 지속적으로 증가하고 있다. 또한 삶의 질이 향상됨에 따라 격렬한 스포츠 및 다양한 레저 활동이 증가하면서 무릎 관절부의 전방십자인대 및 반월성 연골의 손상이 빈번하게 발생하고 있으며, 이에 대한 치료 방법의 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

 

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주로 손상되는 무릎 십자인대 및 연부 조직 ( Ⓒ 원자력연구원)

 

하지만 문제는 건과 인대는 다른 조직보다 훨씬 복합적이고 혈액공급이 빈약하기 때문에 손상이 발생되었을 때 조직 재생에 관여하는 세포가 부족하며 다른 조직에 비해 치유 속도가 매우 느리다는 것이다. 또한 치료시 제대로 완치되었는지 결과를 예측하기가 어렵고 한번 손상된 곳은 재발율이 높아 긴 치료시간과 꾸준한 관리가 필요하기 때문에 만족스러운 치료가 안 된다는 것이다.

 

이 때문에 최근 전 세계적으로 3D 바이오프린팅 기술을 이용하여 이런 연부조직재생용 지지체를 개발하는 연구가 주목받고 있다. 하지만 현재까지 근골격계 연부조직을 재생하기 위한 바이오프린팅 기술은 대학의 연구실을 중심으로 개발되고 있는 기초 연구단계에 불과해 이에 대한 선점의 필요성이 높아지고 있다.

 

이런 가운데 최근 우리나라 원자력연구원에서 발표한 ‘방사선을 이용한 연부조직재생용 지지체의 물리화학적 특성 제어기술 개발’은 이런 바이오프린팅의 원천 기술 선점에 유리한 고지를 차지할 수 있을 것으로 보고 있다.

 

예전에는 연부조직재생용 지지체를 젤라틴을 소재로 해서 만들었는데, 젤라틴과 같은 천연고분자는 서로 결합하는 데 유독성 화학 가교제를 이용했다. 젤라틴 자체는 무독하지만 가교제가 유독성이어서 인체에 좋지 않은 영향을 줄 수도 있었던 것이다. 하지만 이번 연구에서 원자력연구원은 젤라틴에 감마선을 처리해 접합물질이 없어도 연부조직재생용 지지체가 결합될 수 있는 방법을 찾아낸 것이다. 이런 감마선을 이용한 방사선 기술은 무첨가 화학 가교법으로 연부조직재생용 바이오프린팅 분야에 있어 안정성이 높은 우수한 생체재료 가교법의 원천 기술로 인정받을 것으로 보고 있다.

 

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인공 연골 3D 바이오프린팅 제작 모습 ( Ⓒ 원자력연구원)

 

이 연구를 통해 주로 해외에서 수입해 오던 ‘근골격계 연부조직 지지체’를 국산화해 무역수지 불균형을 해소할 수 있을 것으로 보고 있으며, 해외 수입으로 인한 의료비 부담도 획기적으로 절감할 수 있을 것으로 예측된다.

 

3D 프린팅의 미래는 어디까지일까? 최근에는 형상기억까지 기억하는 4D 프린팅 기술까지 개발 되었다고 하니 그 미래를 예측하기란 쉽지 않아 보인다.  하지만 이런 기술의 진보 덕분에 우리의 삶이 좀 더 윤택하고 행복해질 거라는 것만은 분명하다.

 

※ 자료출처 : 한국원자력연구원 첨단방사선연구소

 

* 본 기사는 한국원자력문화재단의 아톰스토리(http://atomstory.or.kr)에서 발췌한 내용입니다.


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