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

Bio-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 3D-프린팅이 치과 보철, 의족 및 의수 등 신체를 지지하는 인공보철물의 제작에 그쳤다면, Bio-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 Bio-프린팅 장치 및 소재에 대한 출원과 뼈지지체, 두개골, 안구 등 체내이식물에 대한 출원이 최근 크게 증가하는 것으로 파악되었다.

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

미국 바이오벤처 Organovo사는 약물독성검사를 위한 간조직을 3D-프린팅하여 신약개발 과정에서 발생하는 임상실험 비용과 위험성을 대폭 감소시켰다(2014).

미국 Wake Forest대학은 사람의 세포를 이용한 귀를 3D-프린팅으로 제작하여 쥐에 이식한 결과, 정상적으로 혈관이 생성되고 생체활동이 이루어졌다(2016).

중국 쓰촨 레보텍사는 원숭이의 지방층에서 추출한 줄기세포를 이용하여 혈관을 3D-프린팅한 후 원숭이에게 이식하는 데 성공했다. 영장류에 대한 최초의 바이오프린팅 성공사례이다(2016).

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