장기가 회복될 수 없을 정도로 훼손되거나 재기능을 다 하지 못하고 괴사하는 경우에 대부분 사람들은 어떤 조치를 취할까? 사람들은 대부분 장기 이식을 이행한다. 몇 년 전까지만 해도 살아있는 사람의 장기를 직접 기증받아 바로 이식하는 시술이 성황하였는데 최근에는 인간이 인공적으로 만든 인공장기를 체내에 끼워 사용하기도 한다. 이에 대한 연구도 많이 진행되고 있는 한편 이번 주제에서 내가 소개하고 싶은 것은 우리가 흔히 방송에서 볼 수 있고 과학동아리에서도 많이 쓰이는 3D프린터로 활용가능한지에 대한 여부이다.
바이오 프린팅이라고 불리는 이 기술은 의학계에서 매우 주목하고 있는 기술로써 생분해성 고분자를 이용한다. 이때 생분해성 고분자는 두가지로 소재가 나눠지는데 자연유래 고분자, 그리고 합성 고분자로 나누어진다. 이 두가지의 원료는 이름 그대로 자연에서 얻은 것과 직접 가공한 것으로 비교할 수 있으며 각각의 장단점이 있다. 이들을 적절히 활용한 3D 바이오 프린팅은 환자의 맞춤형 제작 인공장기라고 할 수 있다. 예를 들어, 예전같은 경우에 얼굴의 뼈가 손상되었을 때 갈비뼈나 다리뼈 부분에서 추출하여 깎아 복원하였는데 이제 이 기술을 이용한다면 수술부위를 완벽하게 재건할 수 있고 환자의 고통을 덜어줄 수 있으며 가장 중요한 점은 생분해성 소재로 만들어져 2~3년 유지되다가 자기 조직이 복구된다면 체내에서 안전하게 분해가 된다는 가장 큰 장점이 있다. 또한, 세포를 프린팅하는 기술을 통하여 살아있는 세포를 잉크로 사용하여 신체 이식에 거부반응이 거의 없다는 점에서 가장 적합하다고 평가받고 있다. 실제 이 기술을 이용하여 만든 귀를 쥐에게 이식시켜 반응을 확인해보았더니 이식된 귀에서는 귀의 혈관이 다시 생성되고 근육의 기능도 정상적으로 작동한 유용성을 인증했다.
이렇게 보니 장기를 만드는 것이 매우 쉽지 않나?
이러한 질문을 하는 사람들은 이 글을 읽는 것이 큰 도움이 될 것이다. 장기는 매우 복잡하다. 장기의 어떤 부분은 연하고 잘 늘어나는 반면, 어떤 부분은 단단하고 잘 늘어나지 않는다. 또한, 아주 예민하기 때문에 조직의 일부가 적절한 양분을 공급받지 못하면 몇 시간 안에 괴사해버리고 만다. 이 적절한 양분공급도 아주 얇고 가느다란 조직의 확산에 의해 가능하다. 하지만 조직이 동전보다 두꺼워지면 이러한 방법은 불가능하다. 즉, 바깥쪽이 살아있지만 안쪽은 죽어 있는 조직이 된다는 소리다. 이에 더해서 모든 조직이 죽지 않기 위해서 유지하려면 맥관 구조, 즉 혈관을 이용해 해결해야하는데 흔히 커다란 동맥, 정맥 뿐만아니라 큰 혈관에서 갈라져 나온 아주 작은 혈관들(모세혈관)을 구현하려면 얼마나 어려울까 생각을 쉽게 하기 어렵다. 그리고 만들어진 장기는 완벽해야 하기 때문에 많은 제한 조건이 따른다. 많은 다양한 형태의 세포를 사용해야하고 장기를 만들면서 영양을 공급할 혈관도 동시에 만들고 죽지 않도록 신속하게 진행해야하며 조금의 실수도 없도록 모든 과정이 완벽하게 한 치의 오차 없이 진행해야한다 .
21세기 4차 혁명에 걸맞게 외부 요소만 성장하는게 아닌 내부도 같이 성장하는 시대가 찾아왔다. 예전에 보았던 이식하느라 진이 빠진 모습을 찾기 어려운 시대가 왔다는 말이다. 현재는 활성화되지 않고 만드는데 오래걸리지만 시간이 지날수록 더욱 더 발전하여 우리 몸 속에 인공 장기가 하나씩 있는 날들이 찾아오게 될 것이다. 이 글을 쓰고 있는 나와 그리고 이 글을 보고 있는 독자들도 시대에 따라가 원하는 장기를 만들 수 있는 기술력을 갖추기를 바란다.
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