‘장기 칩(organ-on-a-chip)’ 기술이란 무엇인가요?

‘장기 칩(Organ‑on‑a‑Chip, OoC)’은 심장, 폐, 장과 같은 장기의 미니어처 모형을 제작하는 데 사용되는 미세 제조 공정을 의미합니다. 사전 제작된 폴리머‑또는 플라스틱 기판 위에서, 세포들은 장기 유사 조직을 형성하도록 배열되고 배양됩니다.

미세한 미세유체 채널이 이 세포들에 영양분, 산소 또는 공기를 공급하며, 신체 내부와 마찬가지로 유동과 농도 구배(concentration gradient)를 생성합니다. 이를 통해 기계적 영향과 다양한 세포 유형 간의 상호작용을 재현할 수 있습니다. 그 결과, 질병 연구와 신약 개발에 활용될 수 있는 현실적이고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하는 모형들이 탄생했습니다.

바이오 프린팅이 약물 시험을 변화시키는 방법

의학 연구는 질병과의 싸움을 위해 끊임없이 새로운 약물을 찾고 있습니다. 새로운 약물의 개발에는 오랜 시간이 걸리고 비용도 매우 많이 듭니다. 신약 후보 물질은 먼저 세포 배양(in vitro)이나 동물(in vivo)을 이용한 여러 차례의 전임상 시험을 거칩니다.

승인 전 마지막 단계에서는 인체 대상 임상 시험이 진행됩니다. 평균적으로 약물 하나당 5개의 후보 물질이 테스트되는데, 그중 4개는 최종 단계에서 실패하게 됩니다. 이를 이른바 ‘Late Fails(후기 단계 실패)’라고 합니다. 그 이유는, 전임상 연구 결과가 인체에 그대로 적용되기 어려운 경우가 많기 때문입니다.

바이오 프린터로 제작한 ‘장기 칩(Organs-on-a-Chip)’을 사용하면 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다. 마이크로유체 칩 위에 올려진 이 작은 인간 조직 조각들을 통해, 전임상 연구에서 약물의 효능과 부작용을 보다 정확하게 평가할 수 있습니다. 즉, 부적합한 지원자들은 훨씬 더 이른 단계에서 걸러지게 됩니다. 이를 통해 시간과 비용을 절약할 수 있어, 신약을 더 빠르고 저렴하게 개발할 수 있습니다.

조직 배양을 위한 정밀한 유체 제어

Festo는 다름슈타트 공과대학교(TU Darmstadt)의 전문가들과 협력하여, Bonded-Manifold 기술이 적용된 마이크로유체 칩을 비접촉 방식으로 이송하는 솔루션을 포함해 바이오프린팅 공정을 어떻게 자동화할 수 있는지 시연하고 있습니다. 다층 플라스틱‑분배판은 미세하게 구조화된 미세 채널을 통해 액체의 정확한 정량 주입 및 처리가 가능합니다.

SupraMotion: 미래형 실험실에서의 비접촉 작업

Festo의 독보적인 초전도체 기술을 통해 물체를 비접촉 방식으로 운반할 수 있습니다. 이 과정에서 키네마틱 시스템은 클린룸 외부에 위치하므로 입자를 유입시키지 않습니다. 깔끔한 마감 처리된 표면은 청소가 쉽습니다. 이 혁신적인 기술은 생명과학 분야를 위한 자동화 솔루션과 결합되어, 세척 및 청결에 대한 가장 엄격한 요구 사항을 충족하는 신뢰할 수 있는 통합 솔루션을 구현합니다.