바이오 프린터 연구실
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바이오프린터 연구실은 ㈜이노테크가 생체조직을 인체장기를 프린팅할 수 있는3D프린터 장비를 구축하고, 이를 통해 생체 적합한 소재를 개발하는 곳이다. 한편 우선 국내제품 중에서 기능이 다양하여 여러 용도의 재료개발이 가능한, 그리고 경제적으로도 저렴한 ㈜로킷(ROKIT)의 ‘INVIVO’ 장비를 사용하여 소재연구를 진행하고 있다. 바이오프린팅 소재연구의 전략은 첫째, 자체적으로 천연재료를 기반으로 소재 성형기술 개발을, 둘째 대학이나 생명공학 연구기관과 협업하여 각종 인체 장기를 설계하고 프린팅하는 기술의 개발이다. 이를 뒷받침 하기 위해 지역의 전문가들과의 학술교류 및 인력양성을 적극적으로 추진하고 있다. 더불어 이 모든 연구성과를 사업화하여 직접 유통함으로써 바이오프린팅에 관한 일관 연구개발생산체계를 최종 목표로 추진하고자 한다. 저희 실험실은 미생물학을 전공하고 과학기자재 유통을 오랫동안 이끌어온 양은석 대표, 녹십자와 본셀바이오텍에서 혈액단백질 제제 및 의료기기 제작경험이 풍부한 가운데 생명나노소재학 박사학위를 취득한 성학모 기술이사, 그리고 한남대학교 학부생과 대학원생이 캡스톤디자인으로 참여하여 활동하고 있다.
치아임플란트 식립시 잇몸의 치조골상태가 온전해야 한다. 하지만 사고와 질병으로 인한 큰 골결손을 치료하기 위해서는 골재료 및 3차원적 시술이 다수 요구된다. 다른 부위의 자기뼈를 채취하여 사용하는 것이 가장 바람직하나 다른 조직에 손상을 주기 때문에 대체제가 사용된다. 그중 사체로부터 확보하여 처리된 동종골은 자가골과 유사한 결과를 얻을 수 있으나 면역처리과정시 골유도성물질이 소실되므로 원하는 결과를 얻지 못하는 경우가 많다. 이종골이나 합성골도 마찬가지이다. 따라서 난치성 악골재생은 기존의 골이식방법으로는 여전히 한계가 있다. 이를 극복하고자 골유도성이 포함된 생분해성 재료를 이용한 기술을 개발하고자 하며, 복잡한 구조 등을 구현하기 위해 3D프린팅기술을 이용하여 개인맞춤형 골이식재 적용기술을 개발하고 있다
2.2) 화상피부조직 재생 소재 및 프린팅 연구
3도 수준의 화상치료를 위해서는 효과적인 피부조직의 재건이 필요하다. 기존에는 사체에서 유래된 피부조직을 탈세포화시켜 면역원성을 없앤 건조 sheet 형태로 공급되어 사용되나 피부가 재생되는 가운데 탈각화의 문제가 발생하여 흉터가 크게 남는다. 최근에는 뿌리는 세포치료제가 개발되었다. 이는 외부에서 대량 배양한 자가피부세포와 생체재료를 조합한 후 환부에 뿌려서 도포하는 방식이다. 이 경우 뿌릴 때의 압력 등에 의한 세포손상이 유발되어 만족도가 높지 못한 실정이다. 최신 기술인 3D프린팅 기술을 사용하여 이식하는 방법으로 이 문제는 해결될 것으로 기대된다. 배양된 피부세포에 친화적인 생체소재(바이오잉크)와 더불어 3D프린팅 조건이 해당기술의 핵심이 된다. 대학연구기관 및 화상관련 의료기관과의 협업을 통해 화상치료용 sheet 와 피부독성시험용 sheet 생산기술을 개발 중에 있다.
2.3) 바이오프린팅 소재의 인증 및 사업화 연구
바이오프린터 연구실은 녹십자에서 그린플라스트(fibrin sealant) 개발경험과 함께 임상에서의 적용사례를 직접적으로 파악하는 기회가 있었다. 아울러 나노바이오소재학 연구과정을 통해 생체재료의 특성을 파악하게 되면서 조직공학의 비젼을 갖게 되었다. 더불어 다양한 소재를 연구하는 연구자들을 접하면서 소재산업의 활성화를 꾀할 수 있는 협력시스템이 필요하다고 느껴왔다. 바이오프린팅을 위해서는 필수적으로 바이오잉크용으로 생체재료가 필요하다. 기존에 개발된 바이오소재중 3D프린팅에 적합한 조건을 수립하고 효능을 검증하고자 하는 연구자들이 많다. 이들 연구자들의 성과물을 허가등록을 거쳐 상업화 전략수립 및 추진을 도와서 연구자와 판매자가 상생하는 시스템을 구축하고자 한다.
1994년 녹십자에 입사하여 사람혈액으로부터 혈액응고인자인 fibrinogen과 thrombin, 그리고 혈액응고 13인자를 정제하여 그린플라스트라는 생체조직접착제(fibrin sealant)의 개발에 참여하여 1996년 제품을 출시하기에 이르렀다. 일상에서 지혈과정을 본적이 있으나 이를 산업적으로 활용하는 기술을 개발하면서 매우 흥미가 진진하였다. 제품출시후 4년간 생산부서에서 그린플라스트 및 응고인자(AT-III, fibrinogen, factor 8, factor 9)을 생산하면서 단백질의 성질, 품질사고의 유형과 원인분석, GMP를 비롯한 제품생산의 요소에 대한 많은 지식과 경험을 하게 되었다.
조직공학에 대한 관심이 증가되는 가운데 fibrin sealant를 활용하고자 하는 연구자들이 그린플라스트 샘플을 요청하는 가운데 제품의 사용법이나 동결건조 시제품제작도 지원하였다. 그래서 그린플라스트가 줄기세포 또는 항생제의 운반체로 사용되기도 하였고 신경도관, 인공혈관의 세포친화성 코팅, 뿌리는 세포치료제 연구 등에 사용되었다. 그린플라스트를 압축공기로 도포하기 위한 에어레귤레이터 및 약물전달 디바이스 개발은 매우 흥미롭고 보람이 있는 일이었으며, 의료기기에 대한 식견이 넓어지는 계기도 되었다.
이러한 의약품 생산기술연구와 조직공학에 대한 지원중 원광대학교 치과대학의 본셀바이오텍 설립에 참여하였다. 실험실과 장비를 구축하는 일을 도맡으며 턱뼈 재건을 위한 Fibrin bone block이라는 골이식재 시제품을 생산하기도 하였다
3.2) 생체소재로 살아갈 길
녹십자에서 생체조직접착제인 그린플라스트와 함께 한 16년, 본셀바이오텍에서 턱뼈재건을 위한 골이식재 개발에 2년, 그리고 이제는 이러한 경험을 바탕으로 바이오프린팅 연구에 착수하였다. 생체소재에 대해 일구어온 지식과 네트워크를 바이오프린팅을 통해 활짝 꽃피워나가고자 한다. 골조직 프린팅과 피부세포 프린팅 기술개발, 그리고 개발된 소재를 성공적으로 상용화하는 데 있어 앞장서고자 한다. 이 분야는 결코 혼자서는 이루어낼 수 없다. 효율적인 협업시스템을 구축하여 서로 신뢰하며 상생하는 길이 우리의 길이며 대한민국의 과학계가 성공하는 길이라 생각된다.
저희 연구실은 대전IC에서 15km, 북대전IC에서 5km에 위치한 한남대학교 대덕밸리캠퍼스내 INNOBiz Park 503호에 위치하고 있다. 저희 실험실에 관심이 있으신 대학원생이나 연구자가 있으면 전화 또는 이메일로 연락을 주시면 됩니다.
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