누에고치로 인공뼈 만든다…의료용 3D프린트로 구현

농진청, 의료용 3D프린팅 재료 개발

왼쪽부터 누에고치 단백질로 만든 뼈 고정판, 고정나사, 고정클립.[사진=농촌진흥청]

아주경제 김선국 기자 =누에고치에서 추출한 단백질을 활용해 의료용 3D 프린트로 뼈 고정판 등 인공뼈를 만드는 기술이 개발됐다. 

농촌진흥청은 한림대학교와 공동으로 누에고치에서 추출한 실크단백질을 의료기기용 3D 프린팅 재료로 이용하는 '바이오 3D 실크프린팅 시스템'을 개발했다고 19일 밝혔다.

실크단백질은 누에고치로부터 얻어지는 단백질로, 생체적합성이 우수해 의료용품 제작에 많이 활용되는 피브로인(fibroin)이라는 성분이 75% 함유돼 있다.

농진청이 개발한 바이오 3D 실크프린팅 시스템[사진=농촌진흥청]

연구팀은 이를 활용해 3D 프린터에서 사용할 수 있는 '실크 잉크'를 개발하고, 뼈 골절 부위가 다시 붙을 때까지 뼈를 고정하기 위해 사용되는 의료기기인 뼈 고정판·고정나사·고정클립 등을 제작하는 데 성공했다.

현재 주로 금속이나 합성고분자로 만든 뼈 고정판 등이 사용되지만 금속은 완치 후 고정판을 제거하는 2차 수술이 필요하다. 합성고분자의 경우 생분해되긴 하지만 고정력이 떨어지고 가격이 비싸다는 단점이 있다.

실크 뼈 고정판 적용 동물실험[사진=농촌진흥청]

그러나 바이오 3D 실크프린팅 시스템으로 만든 실크 뼈 고정판은 고정력이 우수하고, 생분해된다. 가격은 합성고분자의 절반 수준이 될 전망이다. 환자 맞춤형으로 제작이 가능해 두개골, 광대뼈 등 곡면 형태로 된 부위도 효과적으로 고정할 수 있다. 실제 동물실험 결과, 실크 뼈 고정판 등이 염증이나 이물 반응 없이 효과적인 뼈 접합 성능을 보였다.

농진청은 '바이오 3D 실크프린팅 시스템'을 특허출원하고 산업체 기술이전을 통해 실용화할 계획이다.

이진모 농진청 국립농업과학원장은 "이 기술이 실용화되면 생체적합성이 우수한 맞춤형의 다양한 실크 의료기기 생산이 가능해 국민건강 증진과 양잠산업 발전에 크게 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 

이 원장은 "인공뼈(내고정장치‧외고정장치) 관련 세계 시장 규모는 2012년 약 62.4억 달러로 추정되며, 연평균 8.5%로 성장해 2019년에는 약 110억 달러로 성장할 것"이라며 "특히 뼈 고정판과 같이 몸속에서 사용하는 내고정장치(internal fixation)가 전체 시장의 약 90%(56.1억 달러)를 차지하고 있고, 앞으로 지속적인 시장 성장을 견인할 것"이라고 말했다. 

뼈 고정판 및 뼈 고정나사의 2012년 시장규모는 약 38억 달러이며, 연평균 8.1%로 성장해 2019년까지 약 65.5억 달러로 성장할 것으로 전망된다.