[과학] 4차 산업혁명과 재생의학

안녕하세요 king입니다. 오늘은 제 진로와 관련된 과학에 대해 포스팅할 예정입니다! 천하제일 연재대회 1번째 작품입니다.

[industry 4.0]

방대한 데이터속을 살아가는 현재 4차 산업혁명이 도래했습니다. 그럼 4차 산업혁명은 무엇일까요.

2016년 1월 20일 스위스 다보스에서 열린 세계경제포럼에서 처음 언급되었는데 3차 산업혁명을 기반으로 한 디지털과 바이오산업, 물리학 등의 경계를 융합하는 기술혁명을 4차 산업혁명이라고 정의하고 있습니다.

4차 산업혁명은 4가지의 키워드로 설명할 수 있습니다. 로봇공학, 인공지능, 나노기술, 생명공학의 4가지 키워드에서 저는 나노기술과 생명공학의 조화에 주목했습니다.

나노기술에는 다양한 하위 분야가 있습니다. 체내에 특정한 부위에 정확하게 약물을 수송할 수 있는 방법을 연구하는 약물수송, 전자가 관측하기 전에는 스핀 방향이 결정되지 않아 한번에 두개의 상태를 가질 수 있는 것을 이용해 정보를 처리하는 양자 컴퓨터, 삼차원 구조를 직접 만드는 3D 프린팅, 입을 수 있고 접을 수 있는 플렉시블 소자에 대해 연구하는 분야를 예로 들 수 있습니다.

그 중에 3D 프린팅은 생명공학과 접목했을 때 활용 방향이 많습니다.

[3D 바이오 프린팅]

이현재 저《3D 바이오 프린팅 기술 동향 및 전망》에서는 크게 4가지 바이오 프린팅 기술에 대해 소개하고 있습니다.

첫번째로는 개인 맞춤형 질병 연구나 항암제 개발 등에 사용될 수 있는 오가노이드(유사장기)를 제작할 때 뼈대를 만드는 용도가 있습니다.

두번째는 칩 하나로 여러 실험을 할 수 있는 랩 온어 칩을 제작하는 용도로 사용됩니다. 인간의 DNA를 포함해서 질병진단등에 사용되는 DNA 칩에서부터 심장, 간, 폐같은 장기의 기능을 칩안에 집어넣고 연구를 할 수 있는 휴먼온어칩까지 다양한 범위내에서 활용이 가능합니다.

세번째는 전기 모터로 운동하는 것이 아니라 생체 골격근 조직으로 움직일 수 있는 바이오 봇제작에 사용될 수 있다고 합니다.

마지막으로는 상처 부위에 세포를 바이오 잉크 삼아 프린팅해서 환부를 수복하는 제자리(in-situ) 바이오 프린팅이 있습니다.

재생의학에 관심이 많은 저에게 이 제자리 바이오 프린팅이 인상적으로 다가왔습니다.

기존의 인공 피부를 포함한 인공장기 이식은 줄기세포에서 원하는 조직 세포로 분화시킨 뒤 체외에서 배양을 하고 체내로 이식하는 방법을 써왔습니다.

그런데 제자리 바이오 프린팅은 체외에서 형태를 맞추어서 배양시키고 이식할 필요 없이 바로 세포로 환부를 수복합니다.

하지만 아직은 프린팅된 세포가 제대로 접착 되는지에 대한 문제가 있다고 합니다. 이 기술이 더욱 더 발전한다면 이제 외적인 상처는 몇 일 만에 회복될 것으로 기대 됩니다.

저는 재생의학이라는 분야에는 세포의 분화를 촉진해서 도마뱀의 꼬리가 자라나듯이 재생시키는 방법만 있다고 생각했습니다. 하지만 이제 직접 프린팅해서 빠르고 쉽게 환부의 재생을 유도할 수 있다는 것을 깨달았습니다.