▲ 2007년부터 2016년까지 Bio-프린팅 분야 연도별 특허 출원추이(단위 : 건).

3D프린팅과 바이오기술을 융합해 인공장기를 제작하는 바이오프린팅에 대한 특허 출원이 활발하게 이루어지고 있는 것으로 나타났다.

특허청에 따르면, 바이오프린팅 분야의 국내 특허 출원은 2013년에는 6건에 불과했으나, 2014년도부터 급증해 2016년에는 50건을 기록하며 최근 3년간 출원은 총 97건, 평균 출원 증가율은 103%에 달했다고 밝혔다.

바이오프린팅은 잉크젯프린터의 잉크입자 크기가 사람 세포와 비슷하다는 점에서 착안한 개념으로, 3D프린팅과 제조방법은 동일하나 살아있는 세포를 기반으로 한 바이오잉크를 원료로 하여 신체조직과 장기를 제작한다.

기존 3D프린팅이 치과 보철, 의족 및 의수 등 신체를 지지하는 인공보철물의 제작에 그쳤다면, 바이오프린팅은 줄기세포를 이용하여 혈관, 안구, 간, 심장 등 체내이식물까지도 맞춤형으로 제작할 수 있는 길을 열어 줄 것으로 전망된다.

2007년부터 2016년까지 10년간 바이오프린팅 분야의 출원은 총 122건으로 그중 80%가 최근 2014년부터 2016년까지 3년간의 출원이다. 2014년에는 16건, 2015년에는 31건, 2016년에는 50건까지 증가했다.

▲ Bio-프린팅 세부 분야별 출원추이(단위 : 건).

분야별로 출원 동향을 살펴보면 10년 간 가장 많은 출원수를 기록한 것은 뼈 지지체·두개골·안구 등의 체내이식물은 42건이다. 바이오프린팅 장치 및 소재에 대한 출원은 총 39건으로 치아보철물은 15건, 인공보철물은 11건이 있다.

하지만 최근 2015년부터 바이오프린팅 장치 및 소재에 대한 출원이 증가하고 있으며 2016년에는 18건의 출원을 기록하며 체내이식물(15건)을 앞질렀다.

출원은 내국인이 전체의 88%를 차지하였는데, 구체적으로는 대학이 57건(47%)으로 가장 많은 출원을 했고, 중소기업, 개인, 공공연구기관 순으로 나타났다.

바이오프린팅 관련 특허출원이 급증하는 이유는 장기기증 수요에 비해 기증자 부족·면역거부 부작용 등으로 어려움을 겪고 있는 가운데 최근 해외 연구기관과 기업들이 바이오 프린팅을 이용해 인공 혈관, 간, 귀, 피부 등을 제작하는데 성공함으로써 가시적인 성과가 나타나고 있다는 점 등에 기인한 것으로 알려지고 있다.

2014년 미국의 바이오벤처 Organovo社는 약물독성검사를 위한 간조직을 3D프린팅해 신약개발 과정에서 발생하는 임상실험 비용과 위험성을 대폭 감소시킨바 있으며 2016년 미국의 Wake Forest대학은 사람의 세포를 이용한 귀를 3D프린팅으로 제작해 쥐에 이식하는 실험으로 정상적인 혈관이 생성과 생체활동을 확인했다.

또한 최근에는 영장류에 대한 바이오 프린팅 성공사례도 발생했다. 2016년 중국의 쓰촨 레보텍社가 원숭이의 지방층에서 추출한 줄기세포로 혈관을 3D프린팅 한 후 원숭이에게 이식하는데 성공한 것이다.

최정윤 특허청 의료기술심사팀장은 “기술발전의 추이와 해외의 성공사례 등을 참고할 때, 바이오프린팅을 이용한 인공장기의 제작은 현재 장기기증 시장을 완전히 대체할 정도의 혁신적인 기술이 될 것으로 보인다”며 “지금은 대학과 공공연구기관이 바이오프린팅에 대한 연구를 주도하고 있지만, 앞으로의 시장을 선점하기 위해서는 기업과 컨소시엄을 통해 상용화 가능한 핵심 기술을 조기에 확보하는 것이 가장 중요하다”고 밝혔다.