국민대학교 웹진 uniK[vol.77]

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대학과 유니콘 기업이 만나 쏘아 올리는
3D 바이오 프린팅의 미래

HOT TEAM Class
국민대학교 바이오발효융합학과X로킷헬스케어

인공 조직으로 망가진 장기를 대체하는 기술, 동물실험을 종식하는 새로운 대안, 가축을 해치지 않는 친환경적인 육류 소비. 3D 바이오 프린팅으로 해결할 수 있는 과제들이다. 국민대학교 바이오발효융합학과의 HOT TEAM Class에서는 3D 바이오 프린팅 기술의 원리를 이해하고 실습하는 ‘바이오헬스케어 소재개발’ 수업이 진행되고 있다. 맞춤화된 인공장기 플랫폼을 개발하는 로킷헬스케어와의 산학협력으로 기초 지식부터 최신 기술까지 차근차근 단계를 밟아 이뤄지는 수업 현장을 찾았다.

바이오발효융합학과는 계획이 다 있구나

3D 바이오 프린팅은 3D 프린팅과 생명공학을 결합한 기술이다. 3D 프린터로 조직, 장기 등을 인쇄해 이식하는 기술을 말한다. 단순히 똑같은 모형을 만드는 것이 아니라 이식을 위해 환자의 세포를 배양해 인쇄하기 때문에 부작용이나 2차 감염을 줄일 수 있다. 국민대학교는 3D 바이오 프린팅이 차세대 기술로 떠오르고 있는 것에 대비해왔다. 2014년에 수도권대학특성화 사업단에 선정되면서 바이오발효융합학과와 식품영양학과가 공동 전공을 연계한 특화 과목을 설계했고, 그 결과가 바로 ‘바이오헬스케어 소재개발’ 수업이다.

▲ 실습 내용에 관해 이야기를 나누는 조현열 교수(오른쪽)와 바이오발효융합학과 학부생(왼쪽)

이번 학기 HOT TEAM Class로 선보이는 바이오헬스케어 소재개발은 올해 3·4학년이 된 학생들이 1학년 때 배운 유레카 프로젝트의 내용을 바탕으로 수업이 이뤄진다. 발효융합학과는 2019년에 유레카 프로젝트를 통해 라즈베리파이, 파이몰, 우분투, 3D 프린팅 등 IT 기술과 바이오 기술을 융합하여 단백질 구조를 단계적으로 이해하고 출력하는 수업을 진행했다. 1학년 학생들이 이론을 먼저 접하지 않고 전공 분야를 우선 체험하게 한 이유는 학부 과정 동안 원리와 지식을 스스로 공부하는 동기를 부여하기 위해서다. 이번 학기 바이오헬스케어 소재개발 수업은 인체 조직을 3D 바이오 프린팅으로 재건하고, 의료 산업에서 적용할 만한 신규 소재를 직접 설계하는 것이 목표다. 이를 위해 인공장기 맞춤 플랫폼을 제공하는 로킷헬스케어가 학생들에게 3D 바이오 프린팅의 최신 기술과 동향을 제공하고 있다.

학부생과 3D 바이오 프린팅 전문가의 선 넘는(?) 만남

바이오헬스케어 소재개발 수업은 이론과 실습으로 진행된다. 바이오발효융합학과 조현열 교수가 바이오헬스 소재의 개발 방법과 함께 3D 바이오 프린팅의 학문적 원리와 실제 의료 현장에서 활용되는 사례를 강의하고, 로킷헬스케어 김동준 부장과 연구원들이 인체 조직을 재건하는 과정과 결과물을 지도한다. 이날은 학생들이 3D 바이오 프린터를 처음 운용해보는 날. 김동준 부장과 로킷헬스케어 소속 연구원 5명이 학생들에게 3D 바이오 프린터의 기본적인 조작 방법을 전달하고, 플루로닉 소재로 결과물을 출력하는 시간을 가졌다.

▲ 로킷헬스케어가 제공하는 실습 키트(왼쪽)와 3D 바이오 프린터로 출력한 실습 결과물(오른쪽)

로킷헬스케어는 3D 바이오 프린팅 분야에서 선도적인 장비와 기술을 보유한 기업답게 이번 실습에 필요한 키트를 학생들에게 지급하고, 실습 회차에 따라 하이드로겔, 뼈 조직 등 여러 유형의 생체 재료를 제공하고 있다. 학생들은 이러한 지원을 통해 3D 바이오 프린팅에 쓰이는 다양한 소재를 경험하고 탐구하며 새로운 아이디어를 제안하고 구축할 계획이다.

▲ 로킷헬스케어 연구원과 학생이 실습 내용을 확인하고 있다

“박사 출신의 로킷헬스케어 연구원들이 투입되어 학생들이 실습 과정에서 생기는 의문점들을 그 자리에서 바로 해소해 주고 있습니다.” 조현열 교수는 학생들의 궁금증을 바로 해결할 수 있는 수업 환경을 설계했다고 말한다. 실제로 수업 과정에서 발생하는 돌발 상황을 최소화하고 학생들의 의견을 반영하기 위해 조현열 교수와 로킷헬스케어는 지난 겨울방학에 파일럿 형식의 3D 바이오 프린팅 수업을 기획했다. 강의 시간 내 제출할 수 있는 출력 재료와 스케일을 검토하고, 학생들의 수강 후기까지 꼼꼼하게 반영해 철저하게 기획한 수업이 2022학년도 바이오헬스케어 소재개발이다.

3D 바이오 프린팅 산업을 부탁해!

3D 바이오 프린팅 기술은 현재 의료 산업에서 일부 적용되고 있다. 가장 대표적인 치료법이 당뇨발 환자의 피부 이식술이다. 당뇨발 환자의 자가조직에서 추출한 세포와 자연에서 유래한 재료를 섞어 출력해 피부 환부에 이식하면 면역거부반응과 같은 부작용을 최소화할 수 있다. 의료 산업 외에도 제약회사의 임상실험에서는 장기 모사체가, 화장품 회사의 신제품 테스트에서는 인공 피부 조직이, 식품 기업의 대체육 개발에 배양육이 쓰이고 있다. 하지만 법제화된 규정이 있는 미국이나 유럽 국가에 비하면 우리나라는 아직 규제가 마련되어 있지 않다. 그만큼 기술을 받아들이는 데는 다소 보수적인 편이다.

▲ 조현열 교수(왼쪽)와 김동준 부장(오른쪽)

“미국에서는 로레알이 이미 2015년부터 3D 바이오 프린팅 기업인 오가노보(Organobo)와 공동으로 인공 피부를 개발했습니다. 신기술의 패러다임을 받아들이는 데 얼마나 빠르고 유연하게 대처했는지를 짐작할 수 있죠. 3D 바이오 프린팅의 하드웨어 기술은 이미 상향 평준화되어 있어 가까운 미래에는 소재 원천 기술을 지닌 전문가가 경쟁력 있는 시대가 올 겁니다. 수업을 통해 새로운 소재를 탐구해 보고 발전시켜 3D 바이오 프린팅과 접목하면 기존에 없는 나만의 특화된 전문 영역을 갖게 되지 않을까요? 학생들이 바이오발효융합학과라는 특수성을 활용해 3D 바이오 프린팅 산업을 선도하는 전문가로 미래를 설계해 보는 계기가 됐으면 합니다.”

▲ 실습실에 놓인 3D 바이오 프린터

김동준 부장이 3D 바이오 프린팅 산업에 미래를 거는 유능한 인재가 많아졌으면 하는 바람을 보인다. 실제로 국민대학교 바이오발효융합학과 졸업생 가운데 로킷헬스케어 자회사인 로킷제노믹스에서 최첨단 유전체를 분석하는 연구원으로 활약하는 선배도 있다고, 3D 바이오 프린팅처럼 미래 핵심 기술을 보유한 유니콘 기업을 진로에 고려한다면 선택지가 더 다양해지지 않을까. 3D 바이오 프린팅 산업에 관심이 있다면 바이오헬스케어 소재개발 수업에 집중해 보자. 바이오발효융합학과 학생뿐만 아니라 타 단과대학 학생도 수강할 수 있어 다양한 전공과 융합이 가능하다. 남들과는 다르게 경쟁력 있게 미래를 그리고 싶다면 또 다른 특별한 선택지를 손에 쥘 수 있을 것이다.