Special 4차 산업혁명을 주도할 핵심 세라믹 미래기술은? (2)

이식환경 맞춤형 바이오세라믹 3D 프린팅 소재 및 공정기술

오 진 우 _ 부산대학교 교수

1. 서론

4차 산업혁명은 ICT 기반 기술과 첨단 디지털 기술 이 융합되고 ‘사람+장소+사물+제품’이 인공지능 기 반으로 초 연결되는 새로운 세상이다. 4차 산업혁명 은 이전의 산업혁명과 근본적으로 다르다. 1차 산업 혁명은 18세기 중반 증기기관으로 시작되었으며, 2 차 산업혁명은 19세기 후반 전기로부터 시작되었다. 1차·2차 산업혁명으로 인류의 대량생산과 대량소비의 시대가 찾아왔으며 이는 현재 진행되고 있는 3차 산업혁명의 등장으로 이어졌다. 3차 산업혁명은 컴 퓨터와 네트워크의 등장으로 정보화 혁명의 시대라 불린다. 특히, 3차 산업혁명은 인터넷의 보급과 스마 트폰에 의한 모바일 혁명의 시대이다. 이로 인해, 생 산라인이 자동화되었으며 사람들 간의 연결성이 확 장되고 대중화되었다.

현재는 3차 산업혁명의 시대를 지나 4차 산업혁 명의 시대가 도래되고 있다. 4차 산업혁명은 사물 인터넷, 클라우드, 빅데이터, 모바일, 소셜미디어의 ICT 기반 기술에 인공지능, 로봇, 가상현실, 증강현 실, 3D 프린터, 바이오 기술, 양자컴퓨터 등 첨단 디 지털 기술들이 동시다발적으로 융합하여 일어나는 기술 주도형 사회의 대혁명이라 할 수 있다. 3D 프린터에 바이오를 접목한 3D 바이오 프린팅은 3D 프 린팅이 유망기술로 부상하기 전부터 손상된 생체조 직을 효과적으로 대체하거나 이식하기 위한 조직과 이식용 장기 부족 문제를 해결하기 위한 해결책으로기술 주도형 사회의 대혁명이라 할 수 있다.

현재 장기나 뼈, 조직 이식의 경우 기증을 통해 이식 받는 경우가 많다. 이식의 경우, 동종이식(Allograft) 이 가장 안전하나 장기 공여자가 부족하고, 이종이 식(Xenograft)은 면역거부 반응으로 인하여 이식한 장기가 괴사할 수 있다. 또한, 인체 장기나 조직을 일 으키는 질병은 치료에 막대한 비용이 들기 때문에 손쉽게 치료에 임할 수 없다.

미국의 경우 매년 10만 명의 환자들이 장기나 뼈, 조직과 같은 이식을 필요로 하나, 실제로는 2만 명 정도의 환자들만이 기증을 받고, 대기자 조건을 갖 춘 약 3.6만 명의 환자들이 대기자 명단에서 대기하 고 있으며, 5년간 약 1만 명의 환자들이 목숨을 잃 고 있다. 국내의 경우 2016년 장기 이식 대기자는 약 3만 286명이었으나, 실제 이식 수술은 4,658건으로 15.4%밖에 되지 않았다. 이 비율은 2001년 25.9%에 서 2010년 17.2% 등으로 지속적으로 감소하는 결과를 보이고 있다.

이러한 문제들을 해결하기 위해서 생명공학 및 조 직공학 등 다양한 분야에서 생분해성, 생체적합성 을 가진 고분자 물질을 이용한 인공 장기, 인공 뼈, 인공 피부, 치아 임플란트, 바이오 칩 등에 대한 활 발한 연구가 진행되어오고 있다. 또한, 사람의 장기 나 조직은 역할이 다 다르기 때문에 단순히 생체 재 료뿐만 아니라 생체적합성이나 생분해성의 조건을 위한 세포나 역학 등의 분야도 지속적으로 함께 연 구되어야 한다. 본문에서는 3D 바이오 프린팅 기술을 기반으로 한 세포지지체 개발 연구, 응용 분야를 소개하고 향후 3D 바이오 프린팅 분야 발전 등에 대해 논의하려고 한다.

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<본 사이트에는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 세라믹코리아 2019년 7월호를 참조바랍니다. 정기구독하시면 지난호보기에서 PDF를 다운로드 하실 수 있습니다.>