3D 바이오 프린팅 기술 개발 성공 재생의학 앞당긴 기계공학자 포항공대 조동우 교수 포항 공과대학교 기계공학과 조동우 교수가 동우 교수가 인체 내 손상된 조직·장기를 재생할 수 있는 3D 프린팅 기술을 개발하는데 성공했다. 기존의 생물·의학 기반의 조직공학 및 재생의학을 기계공학 기반으로 전환시키는데 크게 기여할 것으로 예상되는 가운데, 미래창조과학부(장관 최양희, 이하 미래부)와 한국연구재단(이사장 정민근, 이하 연구재단)은 이달의 과학기술자상 5월 수상자로 선정했다. 3D 프린팅을 이용한 인공기관, 재생용 구조체 제작은 그 동안 세계 여러 나라에서 활발하게 진행돼 왔지만, 사람에게 실제 이식한 사례는 단 몇 건에 불과하다. 특히 3D 프린팅 구조물로 외모 향상을 위한 광대뼈 성형에 실제 성공한 것은 세계 처음이다. 조동우 교수가 개발한 3D 조직·장기 프린팅 시스템은 수십 센티미터 정도의 제작 크기 및 수십 마이크로미터 수준의 제작 정밀도를 갖는 세계 최고 수준의 바이오 프린팅 시스템으로 다양한 생체 조직과 세포를 동시에 제작할 수 있다. 조 교수는 3D 전조직체라는 독창적인 개념을 창안했다. 3D 전조직체는 인체 조직·장기의 복잡한 형상과 내부 구조를 그대로 모사한 것으로, 조직을 재생할 세포들에게 효과적으로 성장인자를 전달하고 산소와 영양분을 원활하게 공급하는 역할을 한다. 3D 프린팅 시스템을 이용해 환자 맞춤형 인공지지체를 제작하는 개념은 임상에 적용됐다. 조동우 교수는 2014년 6월 서울 성모병원 의료진 등과 함께 눈을 지탱하는 안면골의 뼈가 심하게 함몰돼 복원 성장이 더딘 환자에게 실제 정상 뼈와 일치하는 구조물을 3D 프린터로 제작해 인체에 이식하는 수술을 성공적으로 수행했다. 안면골 재건에 3D 프린팅 기술을 적용한 사례는 환자의 늑골을 채취해 손으로 가공하고 성형을 하는 등 번거로운 기존의 치료 방식을 뛰어 넘을 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 또한 기술 이전을 통해 2015년 2월 삼성서울병원, 2015년 8월 서울 성모병원에서 두 차례 더 안면기형 환자의 안면골 재건을 위한 임상치료에 성공적으로 적용됐다. 조동우 교수의 연구 성과 중에 주목받는 또 하나는 조직ㆍ장기 맞춤형 바이오 잉크 개발이다. 이는 실제 조직과 같은 성분의 탈세포화된 조직으로 인공조직을 만들 수 있어 국내 재생의학 수준을 한 단계 높인 것으로 평가받고 있다.기계공학자이면서 바이오 분야에서도 권위를 인정받고 있는 조동우 교수는“3D 프린팅으로 줄기세포를 넣어 장기의 최소 기능을 할 수 있는 3차원 세포집합체인 오가노이드(Organoid)를 만드는 연구를 계속 진행하고, 이러한 연구결과를 임상에 적용해 재생의학에 기여하고 싶다”고 말했다.한편 조동우 교수는 도전하는 과학자로 불린다. 포항공과대학교가 설립되던 1986년 교수로 부임해 공작기계분야에서 권위를 쌓은 그는 2005년 기계공학자에게는 불모지나 다름없는 의학 분야에 도전장을 던졌다. 과거에 없던 ‘의료적 수요’를 발견하고 기계공학 기반 조직공학 연구의 ‘임상적용’이라는 뚜렷한 연구 목표를 세운 것이다. 조동우 교수는 오픈 마인드(Open mind)야 말로 과학기술인이 갖추어야 할 최고의 덕목이라고 말한다. 고정관념을 버리고 다른 연구자의 좋은 의견을 받아들이려는 자세는 생명 공학과 재료공학, 임상의학 등 다학제 간 융합연구의 꽃이라 할 수 있는 3D 프린팅 기술 기반 ‘조직공학 및 재생의학’ 연구에서 성공할 수 있는 기반이 됐다.

3D 바이오 프린팅 기술 개발 성공

재생의학 앞당긴 기계공학자 포항공대 조동우 교수

기사입력 2016-05-11 12:02:45

[산업일보]
포항 공과대학교 기계공학과 조동우 교수가 동우 교수가 인체 내 손상된 조직·장기를 재생할 수 있는 3D 프린팅 기술을 개발하는데 성공했다. 기존의 생물·의학 기반의 조직공학 및 재생의학을 기계공학 기반으로 전환시키는데 크게 기여할 것으로 예상되는 가운데, 미래창조과학부(장관 최양희, 이하 미래부)와 한국연구재단(이사장 정민근, 이하 연구재단)은 이달의 과학기술자상 5월 수상자로 선정했다.

(上)(a) 복합조직 재생을 위한 3D 전조직체 (b) 3D 조직ㆍ장기 프린팅 시스템을 이용한 3D 전조직체의 제작 (c) 하이드로젤 종류에 따른 세포의 거동 및 활성 변화 규명 (d) 전조직체 내부의 저산소 영역 내 미세혈관 구축/(下)탈세포화 세포외 기질을 이용한 조직ㆍ장기 맞춤형 바이오 잉크의 개발 및 이의 전조직체 제작을 위한 3D 조직ㆍ장기 프린팅으로의 적용

3D 프린팅을 이용한 인공기관, 재생용 구조체 제작은 그 동안 세계 여러 나라에서 활발하게 진행돼 왔지만, 사람에게 실제 이식한 사례는 단 몇 건에 불과하다. 특히 3D 프린팅 구조물로 외모 향상을 위한 광대뼈 성형에 실제 성공한 것은 세계 처음이다.

조동우 교수가 개발한 3D 조직·장기 프린팅 시스템은 수십 센티미터 정도의 제작 크기 및 수십 마이크로미터 수준의 제작 정밀도를 갖는 세계 최고 수준의 바이오 프린팅 시스템으로 다양한 생체 조직과 세포를 동시에 제작할 수 있다.

조 교수는 3D 전조직체라는 독창적인 개념을 창안했다. 3D 전조직체는 인체 조직·장기의 복잡한 형상과 내부 구조를 그대로 모사한 것으로, 조직을 재생할 세포들에게 효과적으로 성장인자를 전달하고 산소와 영양분을 원활하게 공급하는 역할을 한다.

3D 프린팅 시스템을 이용해 환자 맞춤형 인공지지체를 제작하는 개념은 임상에 적용됐다. 조동우 교수는 2014년 6월 서울 성모병원 의료진 등과 함께 눈을 지탱하는 안면골의 뼈가 심하게 함몰돼 복원 성장이 더딘 환자에게 실제 정상 뼈와 일치하는 구조물을 3D 프린터로 제작해 인체에 이식하는 수술을 성공적으로 수행했다.

안면골 재건에 3D 프린팅 기술을 적용한 사례는 환자의 늑골을 채취해 손으로 가공하고 성형을 하는 등 번거로운 기존의 치료 방식을 뛰어 넘을 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다.

또한 기술 이전을 통해 2015년 2월 삼성서울병원, 2015년 8월 서울 성모병원에서 두 차례 더 안면기형 환자의 안면골 재건을 위한 임상치료에 성공적으로 적용됐다.

조동우 교수의 연구 성과 중에 주목받는 또 하나는 조직ㆍ장기 맞춤형 바이오 잉크 개발이다. 이는 실제 조직과 같은 성분의 탈세포화된 조직으로 인공조직을 만들 수 있어 국내 재생의학 수준을 한 단계 높인 것으로 평가받고 있다.

기계공학자이면서 바이오 분야에서도 권위를 인정받고 있는 조동우 교수는“3D 프린팅으로 줄기세포를 넣어 장기의 최소 기능을 할 수 있는 3차원 세포집합체인 오가노이드(Organoid)를 만드는 연구를 계속 진행하고, 이러한 연구결과를 임상에 적용해 재생의학에 기여하고 싶다”고 말했다.

한편 조동우 교수는 도전하는 과학자로 불린다. 포항공과대학교가 설립되던 1986년 교수로 부임해 공작기계분야에서 권위를 쌓은 그는 2005년 기계공학자에게는 불모지나 다름없는 의학 분야에 도전장을 던졌다. 과거에 없던 ‘의료적 수요’를 발견하고 기계공학 기반 조직공학 연구의 ‘임상적용’이라는 뚜렷한 연구 목표를 세운 것이다.

조동우 교수는 오픈 마인드(Open mind)야 말로 과학기술인이 갖추어야 할 최고의 덕목이라고 말한다. 고정관념을 버리고 다른 연구자의 좋은 의견을 받아들이려는 자세는 생명 공학과 재료공학, 임상의학 등 다학제 간 융합연구의 꽃이라 할 수 있는 3D 프린팅 기술 기반 ‘조직공학 및 재생의학’ 연구에서 성공할 수 있는 기반이 됐다.

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홍보영 기자 papersong@kidd.co.kr

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