4차 산업혁명의 물결에 힘입어 의료기술에서는 3D 프린팅과 바이오기술을 융합하여 인공장기를 제작하는 바이오 프린팅에 대한 특허 출원이 활발하게 이루어지고 있다. 특허청에 따르면 바이오 프린팅 분야의 국내 특허 출원은 2013년에는 6건에 불과하였으나, 이후 급증하여 2016년에는 50건에 달하는 것으로 파악되었다.

바이오 프린팅은 잉크젯프린터의 잉크입자 크기가 사람 세포와 비슷하다는 점에서 착안한 개념으로, 3D 프린팅과 제조방법은 동일하나 살아있는 세포를 기반으로 한 바이오잉크를 원료로 하여 신체조직(tissue)과 장기(organ)를 제작하는 것을 의미한다.

기존 3D프린팅이 치과 보철, 의족 및 의수 등 신체를 지지하는 인공보철물의 제작에 그쳤다면, 바이오 프린팅은 줄기세포를 이용하여 혈관, 안구, 간, 심장 등 체내이식물까지도 맞춤형으로 제작할 수 있는 길을 열어 줄 것으로 전망된다.

유형별 출원동향을 살펴보면 내국인이 전체의 88%를 차지하였는데 구체적으로는 대학이 57건(47%)으로 가장 많은 출원을 하였고, 중소기업, 개인, 공공연구기관 순으로 나타났다.

분야별로 살펴보면 바이오 프린팅 장치 및 소재에 대한 출원과 뼈지지체, 두개골, 안구 등 체내이식물에 대한 출원이 최근 크게 증가하는 것으로 파악되었다.

바이오 프린팅 관련 특허출원이 급증하는 이유는 장기기증 수요에 비해 기증자가 부족하다는 점, 면역거부 등의 부작용이 우려되는 기존 장기이식의 문제점을 모두 해소할 수 있는 방법으로 바이오 프린팅이 급부상하였다는 점, 해외 연구기관과 기업들이 바이오 프린팅을 이용하여 인공 혈관, 간, 귀, 피부 등을 제작하는 데 성공함으로써 가시적인 성과가 나타나고 있다는 점 등에 기인한 것으로 판단된다.

개발 현황을 보면 미국 바이오벤처 오가노보(Organovo)사는 약물독성검사를 위한 간조직을 3D프린팅하여 신약개발 과정에서 발생하는 임상실험 비용과 위험성을 대폭 감소시켰다. 미국 웨이크 포레스트(Wake Forest)대학은 사람의 세포를 이용한 귀를 3D프린팅으로 제작하여 쥐에 이식한 결과, 정상적으로 혈관이 생성되고 생체활동이 이루어졌다.또 중국 쓰촨 레보텍사는 원숭이의 지방층에서 추출한 줄기세포를 이용하여 혈관을 3D프린팅한 후 원숭이에게 이식하는 데 성공했다. 영장류에 대한 최초의 바이오프린팅 성공사례이다.

특허청 최정윤 의료기술심사팀장은 “기술발전의 추이와 해외 성공사례 등을 참고할 때, 바이오 프린팅을 이용한 인공장기 제작은 현재 장기기증 시장을 완전히 대체할 정도의 혁신적인 기술이 될 것으로 보인다”며 “지금은 대학과 공공연구기관이 바이오 프린팅에 대한 연구를 주도하고 있지만 앞으로의 시장을 선점하기 위해서는 기업과 컨소시엄을 통해 상용화 가능한 핵심 기술을 조기에 확보하는 것이 가장 중요하다”고 밝혔다.