바이오잉크는 아직 그 개념이 일반인들에게는 생소할 것이다. 영화 ‘엘리시움’에서 나온 장면을 예로 들어보면, 폭발로 얼굴의 반이 심각하게 손상된 경비대장이 캡슐에 들어가자 스캐닝 후 곧바로 근육과 피부가 재생된다. 이런 손상된 조직을 재생할 때 생체재료가 되는 물질을 3d bioink로 생각하면 쉽다. 바이오 잉크는 3D 바이오프린터를 사용하여 공학적, 인공적 생체 조직을 생성하는 데 사용되는 재료이고, 세포와 하이드로겔, 폴리펩타이드의 조합이다. 생체가 될 재료이기 때문에 물리적, 기계적 특성, 생체 기능성, 생체 적합성 등과 같은 특정 특성을 충족되어야하기 때문에 잉크는 조직 공학 및 재생 의학에 있어 가장 진보 된 도구 중 하나로 간주된다.
한국과학기술기획평가원에서 발표한 ‘2017년 기술영향 평가 결과 보고-바이오 인공장기 미래’에 따르면 전 세계 인공장기 시장은 2016년 136억 달러에서 2021년 608억 달러로 성장할 것이라 전망했다. 이에 따라 3D 프린터로 구현될 인공장기의 핵심인 바이오잉크 시장에 대한 관심이 높아지고 있는데, 아직 모든 3D 프린터에 적합한 표준화된 바이오잉크가 부재한 상황이다. 대부분의 3D 바이오 프린터 제조회사는 자사의 프린터 기준에 맞춘 바이오잉크를 출시하고 있기 때문이다. 뿐만 아니라 인체 장기는 역할과 기능에 따라 각기 다른 구조와 형태를 지니기에 다양한 인체 장기 제조용으로 가능한 기능성 바이오잉크가 필요하지만, 이 역시 부재한 상황이며, 비 프린팅 바이오잉크를 이용한 파생 제품(의료용 충진제 등)의 개발도 더딘 상황이다. 게다가 이미 상용화된 외국산 바이오잉크의 가격은 mL당 80~150달러로 상당히 높은 가격을 형성하고 있고, 기능성이 추가된 제품은 더 높은 가격으로 판매가 이뤄지고 있어 시장의 발전 속도는 팽창하는 시장 규모를 충족시키기엔 무리가 있는 실정이다. 이에 최근 콜라겐과 세포외기질(Extracellular matrix; ECM)을 이용한 바이오잉크 및 충진제를 개발해 인공장기 시장의 양적·질적 성장에 이바지하고 있는 기업이 등장했다. 고기능성 바이오잉크인 Gel4Cell® 및 PolyInks®, Tissue Gel® 시리즈를 개발한 (주)이노리젠(공동대표 윤영권, 서장수)을 윤영권 공동대표를 집중 인터뷰했다.
2009년 재생의학 분야 global 1위의 성과를 보이고 있는 미국의 wakeforest university와 협약을 통하여 경북대학교에 국제재생의학 연구소가 설립되었다. 3D bioprinter 라는 생소한 분야가 태동하고 있을 당시 (주)이노리젠에서는 바이오프린터라는 하드웨어 대신 바이오잉크 개발, 판매에 집중하였다.
(주)이노리젠은 바이오잉크 기술을 선도하는 기업으로, 대한진단검사 의학과 학회장을 맡았던 경북대학교 의과대학교 진단검사 의학과 서장수 교수와 2013년부터 2020년까지 연세힐재활의학과를 운영하며 대한축구협회 축구 국가대표팀 주치의(Rio olympic, 20세 월드컵)로 활동 하였던 윤영권 재활의학과 전문의가 공동 대표이사를 맡고 있다. 또한 세계적인 선도기술 국제네트워크를 보유한 james j yoo 교수, 이상진 교수가 기술적으로 든든한 기술지원을 하고 있으며, 한국 조직공학 재생의학회, 한국생체재료학회, 한국 고분자학회에서 핵심임원을 역임하고 있는 아주대학교의 김문석 교수 또한 소재 발굴 및 적용을 맡고 있다.
“환자의 손실된 기관의 생체적합성, 재생 능력의 수준을 한층 높일 수 있는 맞춤형 제품을 꾸준히 개발 중에 있습니다. 고기능성 바이오잉크에 인체 유래 콜라겐, 세포외기질을 결합하여 개발된 원료를 프린팅 방식에 적합하게 변환하면 신약개발, 바이오칩, 인공장기, 암연구 등에 활용할 수 있는 바이오잉크로 사용할 수 있습니다. 비 프린팅 방식으로 변환하면 의료용 필러, 창상피복제, 생체 접착제, 유착방지제 등으로 활용 가능한 의료용 충진제로서의 기능을 갖게 되죠”
이노리젠의 윤영권 공동대표는 기업에서 개발 중인 바이오잉크에 대해서 이야기하며, 핵심 기술에 관해 말했다.
“저희 이노리젠의 제품인 하이드로 젤 바이오잉크인 Gel4CellⓇ은 젤라틴을 주성분으로 개발했습니다. 인체적합도, 세포증식률이 뛰어나며 생분해성이 높아 인체 적합도가 요구되는 인공장기 제작에 좋은 소재가 됩니다. 여기서 말하는 하이드로 젤 바이오잉크는 저희가 개발한 고기능성 소재인 GelMA(Gelatin methacryloyl)를 지칭합니다. 이는 재생의학의 핵심 소재로 사용되지만, 형태 유지혁이 약하고 가격이 높아 바이오잉크로 소재로는 잘 이용되지 않았던 콜라겐과, 다양한 지지체와 성장인자들이 함유되어 있는 세포외기질 등을 결합시켜 광가교제를 첨가하여 장기간 구조물의 형태를 유지할 수 있게 하는 소재입니다. 세포 생존율 및 증식률 향상은 물론 구조적 안정성을 높여 3D 프린팅의 인쇄 적성을 높이는데에 매우 적합한 소재라 자신있게 말씀드릴 수 있습니다. 최근 세포 부착성을 높인 Tissue GelⓇ-SIS 개발에도 성공해 인체 유래소재 바이오잉크를 개발할 계획도 갖고 있습니다”라고 윤 대표는 밝혔다.
2019년 기준으로 세계 바이오잉크 시장은 약 4000억 정도이며 연 평균 성장률은 30%로 급성장하고 있는 분야이다. 2016년 바이오분야 SCI 저널인 biofabrication에서 세계적인 잉크 회사와 비교하여서도 세포 생명력, 활성도가 더 높게 나온 바가 있을 정도로 바이오잉크에 관한 훌륭한 기술력을 보유하고 있는 이노리젠의 윤영권 대표이사는 바이오잉크를 국내시장 및 해외에 수출하는 국내의 유일한 기업으로서 성장을 기대하고 있다고 이야기하며, 더 나은 세상을 만드는데 기여해 나가겠다고 말했다.
