▲ 3D 프린팅 기술로 제작된 인공 귀, 출처: Mannoor et al., 2013.

바이오매뉴팩처링의 또 다른 분야로 바이오 조직배양기술(biofabrication)과 바이오프린팅(bioprinting) 분야를 들 수 있다. 21세기 바이오매뉴팩처링의 새로운 패러다임이 될 것으로 전망되는 바이오 조직배양기술은 세포, 생물분자 등 생물체와 폴리머 등 비생물체 소재를 이용하여 인공조직이나 장기를 만들 수 있는 기술이다. 의약품에 비하여 상대적으로 빠른 시간에 제품화할 수 있어 산업적으로 크게 주목받고 있다(Mironov et al., 2009). 최근 여러 분야에서 급속한 발전을 보이는 3D 프린팅 기술을 이용한 바이오프린팅 기술 분야는 현재 인공 귀를 만들 수 있는 수준까지 왔다. 이 기술은 또 줄기세포 연구로 응용범위가 크게 확대되고 있다. 줄기세포의 3D프린팅 기술 개발로 세포 환경의 정밀제어가 가능해 앞으로 조직공학, 재생의학, 암치료까지 폭넓게 응용될 것으로 전망되고 있다.

■ 관련기술-개인별 신체크기에 최적화된 맞춤형 인공장기 설계, 제작, 이식 기술

▲ 인공장기 생성과정.

◇ 기술의 정의

줄기세포와 세포의 성장인자(세포액 영양분 등)를 3차원 바이오 인공지지체에 배양하여 인공장기를 만드는 기술

◇기술실현의 장애요인

인공장기의 개발과 이용에는 연구개발 자체의 문제뿐만 아니라 인력양성과 인프라 구축, 윤리적·법적 책임 등의 문제들을 해결해야 하는 어려움이 존재

◇기술의 예상 실용화 시기

10년 후

윤리적·기술적 문제 등을 복합적으로 해결하기 위하여 상당히 많은 시간이 걸릴 것으로 예상

◇기술개발동향

○ 한국

포항공과대학교(POSTECH)는 생체조직 재현을 위한 3차원 초정밀 바이오 인공지지체 제작기술 개발. 복잡한 구조의 인공지지체 제작이 용이하고 재현성 또한 높아 상용화 가능성이 높음

○ 미국

미국식품의약청(FDA)은 독일의 베를린하트(Berlin Heart)사가 개발한 소아 심부전환자용 보조인공심장을 승인

바이오기업 오가노보(Organovo)는 사무실 책상에 올릴 수 있는 라면 상자 크기의 바이오 프린터로 맞춤형 혈관을 생산하는 데 성공하고 동물실험까지 완료

■ 관련기술-인공장기용 바이오 연료전지

▲ 인체 이식형 융합전원.

◇ 기술의 정의

인공장기의 전력공급을 목적으로 인체에서 대사작용으로 생산되는 에너지를 이용해 전력을 생산하는 연료전지

◇ 기술실현의 장애요인

연구 개발에 있어 효소의 사용에서, 생체 밖에서 효소는 사용 수명이 짧아 효소의 안정화 필요
혈액 응집, 전원시스템의 초소형화

◇ 기술의 예상 실용화 시기

10년 후
나노구조 생체에너지 융합연구단은 생체전원시스템의 시제품을 내년에 선보인 후, 앞으로10~15년 뒤 상용화 추진

◇ 기술개발동향

○ 한국

전원을 제대로 공급하지 못해 실용화가 어려웠던 나노 로봇이나 인공망막, 인공고막 등의 생산 가능

○ 미국

클라크슨대학교는 인간처럼 혈액속에 포도당이 들어있는 살아있는 달팽이와 랍스터의 몸 속에 생체연료전지를 넣어 전기를 얻는 데 성공

○ 프랑스

국립과학연구센터는 인공장기에 배터리 대신 인간의 체액에 존재하는 글루코오스(당)를 산화시켜 전기를 발생하는 복합 바이오 연료전지 개발