3D 바이오프린팅 인체 조직 시장, 2035년 39억 달러 전망

전 세계 3D 바이오프린팅 인체 조직 시장은 2025년 25억 달러에서 2035년 약 39억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되며, 전망기간인 2026~2035년 동안 연평균성장률(CAGR) 4.6%를 기록할 것으로 보인다. 2025년에는 북미가 매출 10억 달러로 41.3%를 넘는 점유율을 달성하며 시장을 주도했다.

재생의학과 장기 대체 솔루션에 대한 수요 증가로 3D 바이오프린팅 인체 조직 시장이 가속화되고 있다. 연구자와 임상의는 생체 조직의 구조와 기능을 모사하는 고도화된 구조체를 모색하고 있다. 피부 조직은 유형 세그먼트 내 성장의 28.6%를 차지했으며, 적용 분야에서는 재생의학 및 이식이 41.8%로 큰 비중을 차지했다. 의료기기 제조 부문은 시장에서 가장 큰 매출 비중인 42.2%를 보유하며 지배적 플레이어로 두드러졌다.

과학자들은 화상 상처 관리에서 바이오프린팅 피부 등가물을 점점 더 많이 적용하고 있다. 다층의 진피-표피 구조체를 만들어 광범위한 열 손상에서 빠른 재상피화를 촉진하고 흉터를 줄이는 방식이다. 이러한 조직은 정형외과 분야의 연골 수복에도 활용되며, 연골세포가 포함된 바이오잉크가 무릎 관절의 국소 연골 결손을 복원하기 위한 유리연골 유사 구조를 형성한다.

심혈관 연구자들은 관상동맥질환과 심근경색을 해결하기 위해 바이오프린팅 혈관 이식편과 심장 패치를 활용한다. 내피화된 내강을 가진 혈관 또는 심근세포를 포함한 패치를 공학적으로 제작해 수축력을 개선하고 반흔 형성을 줄이는 것이다. 신약 개발에서는 바이오프린팅 간 조직 모델이 정확한 간독성(hepatotoxicity) 스크리닝과 대사 연구를 가능하게 해, 제약 시험에 생리학적으로 적합한 플랫폼을 제공한다. 바이오프린팅 종양 모델은 환자 맞춤형 미세환경을 재현해 개인맞춤 암 치료 평가와 약물 내성 기전 분석을 가능하게 함으로써 종양학 연구를 촉진한다.

연구자들은 오늘날 조직공학의 여러 과제를 해결하기 위해 하이브리드 하이드로겔(hydrogel) 솔루션을 개발해 왔다. 인간 세포를 담을 수 있는 적합한 겔 매질과, 섬세한 세포를 안전하게 프린팅할 수 있는 장치가 필요하다는 점이 대표적이다. 한 연구팀은 최종 3D 프린팅 부품의 다양한 물성을 제어하도록 설계된 이중 가교(dual cross-linkable) 소재를 개발했다. 이 팀은 3D 프린팅된 바이오구조체, 즉 스캐폴드(scaffold)가 층층이 출력되는 과정에서도 부드럽고 유연한 형태를 유지하도록 하는 조성을 개발하는 데 성공했다. 이를 통해 천연 및 합성 폴리머의 다양한 조합이 효과적으로 결합되었고, 3D 프린터를 통해 압출된 바이오소재가 생존가능성을 유지하도록 했다.

현장(in situ)에서 프린팅 중 자외선(UV) 광을 조사할 수 있는 맞춤형 바이오프린터도 구축됐다. 빛은 바이오잉크를 단단하고 안정적인 겔로 전환시키는 화학 과정을 유발한다. 이 새로운 시험 장치의 목표 중 하나는 바이오소재가 프린팅되는 동안 사실상 경화 및 가교되도록 보장하는 것이었다. 기존에는 이러한 과정이 분리되어 수행되는 경우가 많았는데, 이번 새로운 기법과 3D 프린팅 장치는 가교를 프린팅 과정에서 가능하게 했고, 바이오잉크의 지속적 개발은 물론 다른 유형의 3D 프린팅 조직에 대한 시험에도 진전을 제공했다.

제조업체들은 세포, 바이오소재, 성장인자를 결합하는 하이브리드 바이오프린팅 접근법 개발 기회를 모색하고 있으며, 장(腸) 및 신장 조직공학을 위한 오가노이드(organoid) 생성으로 적용 범위를 확대하고 있다. 개발자들은 영상 유도하에 체내에서 바이오잉크를 직접 침착시키는 in vivo 바이오프린팅 기법을 발전시켜, 근골격계 및 신경계 결손에서 국소적 조직 재생을 가능하게 하고 있다.

2025년 5월, California Institute of Technology의 과학자들은 체내에서 구조물을 직접 형성할 수 있는 초음파 유도 in vivo 3D 프린팅 기법을 시연했다. 이 기술은 표적 부위에 치료 세포와 약물을 국소적으로 전달할 수 있게 한다. 2025년 4월에는 CN Bio가 Pharmaron과 장기 협력을 체결해 organ-on-chip 기술과 바이오프린팅 조직을 신약 탐색 및 개발 프로그램에 통합했으며, 이를 통해 글로벌 제약 워크플로 전반에서 전임상-임상 연계를 강화했다.

바이오프린팅 구조체의 임상 적용을 뒷받침하는 확장 가능한 GMP 준수 바이오잉크와 프린팅 플랫폼에서도 기회가 확대되고 있다. 기업들은 희생 채널(sacrificial channels) 또는 내피세포를 이용한 혈관화 전략에 투자해, 대규모 이식에 필요한 관류 가능 조직을 만들고 있다. 이러한 혁신은 전임상 시험에서 동적 다조직 상호작용을 구현하기 위해 organ-on-chip 시스템과의 통합을 촉진한다.