바이오인

3D 바이오프린팅 및 나노기술 활용 바이오잉크 소재 기술

이슈페이퍼 2023-1호

◈ 목차

1. 개요

2. 기술동향

3. 산업동향

4. 정책동향

5. 시사점

◈본문

요약

■ 환자 자신의 세포를 사용한 생체 조직 제조, 신약개발 전임상 단계의 동물 실험 대체 등에 폭넓게 활용되는 3D 바이오프린팅(bioprinting)은 치료 안전성 및 의약품 개발의 윤리성 문제를 해결할 수 있는 연구 분야로 각광

■ 3D 바이오프린팅으로 높은 재생성능을 가진 인공 조직 및 장기를 제조하기 위해서는 상쇄관계에 있는 ‘인쇄적성(printability, 인쇄 재료가 가져야 하는 강성 등)’과 ‘세포외기질(조직 및 장기의 세포가 유지되기 위한 환경)’ 사이의 조절이 필요

■ 바이오프린팅 기술 성능 개선을 통한 3차원 형상 정밀도 향상 및 대면적 제작으로 실제와 유사한 성능을 발휘할 수 있는 인공 조직/장기 개발 연구 진행 중

- 카트리지, 동축 노즐, 멀티 프린팅 헤드 등을 활용한 바이오프린팅 기술 개발로 한 가지 세포, 소재 이상으로 구성된 복잡한 조직 및 장기 제작에 성공한 연구사례 다수 보고

■ 고분자 하이드로젤로 구성된 바이오잉크의 기능성 향상을 위해 다양한 나노소재가 활용되고 있으며, 전도성, 기계적 강도 향상, 세포 배향성(Alignment) 등을 강화하는 성능 개선 효과 확보

- 약물 탑재 나노입자, 전기 전도성을 가진 탄소나노튜브 및 그래핀, 골재생성 바이오세라믹 등을 활용하여 바이오잉크의 기계적, 전기적, 생체친화적 기술한계 개선

■ 3D 바이오프린터의 지속적인 기술발전 및 조직 재생·생체 체외 모델 수요의 빠른 증가에 따라 바이오잉크의 시장 규모 또한 전 세계적인 성장세로 19년 기준 약 2.1억 달러 수준에서 24년까지 연평균 23.0% 성장할 것으로 예상

■ 미국 FDA·NIST, EU EMA 등 주요국은 바이오프린팅 분야의 상용화 및 동물시험 금지 촉진을 위해 다양한 가이드라인을 만들고 있으며, 우리나라 또한 디지털바이오혁신전략(’22.12)을 통해 인공유사장기 및 바이오닉스 제품을 핵심기술로 제시

■ 우리나라의 경우 3D 바이오프린팅 분야의 경쟁력 강화를 위해 세계 최고 수준의 기술을 보유하고 있는 바이오잉크의 빠른 시장 점유를 위한 정부 지원 및 바이오프린팅 시스템 관련 원천기술 개발이 필요하며, 주요국의 관련 규제가 강화되는 만큼 이에 대응할 수 있는 동물실험 대체 지침 제정 시급

기획·편집: 정연진, 문희성(국가나노기술정책센터)

...................(계속)

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