심혈관 질환이나 퇴행성질환, 당뇨 같은 만성질환은 치료제 개발을 위해 엄청난 비용이 투자되고 있으나 여전히 큰 성과를 거두지 못하고 있다. 조직이나 장기가 망가져 아픈 환자가 이식을 기다리다 결국 사망하는 경우도 있다. 수많은 제품이 실험실에서 개발되고 생산되어 나오지만 사람의 부품 격에 해당하는 장기를 대체하는 연구는 아직 갈 길이 멀다.

IT융합공학과/기계공학과 장진아 교수가 이끄는 바이오가공기술 연구실은 인체 조직이나 장기를 대체할 수 있는 기능성 조직을 만드는 연구를 진행하고 있다. 최신 바이오 가공기술인 세포나 생체재료를 출력하는 3D 프린터를 조직공학, 줄기세포공학, 정보통신(IT)기술 등 다양한 분야에 접목해 난치성 질환을 극복하는 혁신적 의료기술을 개발하고 있다.

연구실은 인체 장기를 대체하는 인공장기를 개발한다는 궁극적 목표에 맞춰 한 걸음씩 나아가고 있다. 장기 기능을 보완하고 치료에 활용할 생체소재를 만드는 것도 그중 하나다. 연구실은 심근경색과 심혈관을 치료하는 줄기세포 바이오잉크 심장패치를 개발해 지난해 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다. 심장질환은 줄기세포를 주사하는 치료법이 쓰였는데 패치 형태로 더 많은 줄기세포를 아픈 부위에 직접 붙일 수 있도록 했다.

몸 밖에서 장기와 비슷한 환경을 구현하면 다양한 응용연구를 수행할 수 있는 것도 장점이다. 약물을 시험하는 자그마한 조직을 개발하거나 환자 각각의 조직을 그대로 구현해 환자에 맞는 질병의 원인을 탐구하는 플랫폼을 개발하기도 한다. 항암제와 같은 약물의 효능을 동물실험 대신 인체와 똑같은 조직으로 분석하는 일도 가능하다. 혈관을 풍부하게 자라나게 하는 환경을 생체소재로 만들어 연구에 활용하기도 한다.

연구실은 국내에서 바이오프린팅 연구를 가장 잘 할 수 있는 인프라를 갖췄다고 자부한다. 실제 미래 의료산업에 직접 적용할 수 있는 기술을 연구하면서 인공장기로 나아가는 길을 닦고 있다. 지금 구현할 수 있는 인공장기 기술은 엄지손톱만한 크기의 장기를 만드는 정도다. 하지만 10년 후면 실험실에서 나온 장기가 기능을 하며 펄떡펄떡 뛰는 날이 오리란 기대다.