2017년 4월 해양 천연물질인 ‘아스타잔틴’을 이용해 암을 표적치료하는 광열기술이 개발돼 주목을 받았다. 아스타잔틴은 생물색소인 카로티노이드의 일종으로 새우 게 등의 갑각류나 연어 도미 등 어류에 존재하는 강력한 항산화물질이다.
해당 물질에 빛을 쬐면 선택적으로 광을 흡수해 열이 발생하고, 이 열은 암세포를 공격한다. 이때 올라가는 열의 온도는 주변 정상조직에 거의 영향을 미치지 않고 암 세포만 골라 파괴한다.
공학 바탕으로 ‘의학생명’ 전반 다뤄
맞춤형 지도 ‘플립드 러닝’ 효과 톡톡
해양생물 활용 연구 분야 독보적 성과
동남권 유일 ‘4차 산업혁명 선도대학’
이 치료법은 수술이나 항암제 투여에 따른 부작용을 줄일 수 있는 차세대 암치료 기술인 광열치료의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 제시했다는 평가를 받고 있다. 다른 광열소재는 암 부위로 열을 정확하게 전달하는데 한계가 있고, 다른 장기에까지 독성을 유발할 가능성이 있기 때문이다.
연구 결과는 그해 세계적인 학술지 〈PLOS ONE〉 4월호에 ‘화학-광열 치료를 위한 새로운 해양 유래 물질인 아스타잔틴의 생체 적합성 연구’라는 제목으로 게재됐다.
연구는 부경대학교 의공학과 강현욱 교수팀과 고신대병원 김성원 교수팀 공동으로 이뤄졌다.
의공학은 우리 생활과 밀접한 관련이 있다. 하지만 정확히 아는 사람은 별로 없다. 의료기기를 만드는 학문이라고 하는 이도 있다. 틀린 말이다. 의공학은 공학적 기술을 의학에 적용시킨 학문이다. 해양 천연물질인 ‘아스타잔틴’을 이용해 암을 표적치료하는 광열기술을 개발하는 것이 대표적이다. X-ray, CT, MRI 같은 의료기술도 의공학의 결과물이다. 의학과 공학이 융합된 4차 산업혁명의 한 축인 생명광학인 셈이다.
부경대 의공학과는 2010년 전국 국립대학 최초로 학부과정이 신설됐다. 공학을 바탕으로 의학생명 영역 전반을 다루는 4년간의 체계적인 교육과정을 운용하고 있다. 레이저, 의료전산학, 의광학, 바이오소재 등 다양한 의료기술 분야에 연구하는 의생명융합공학협동과정 대학원이 설립돼 있다. 의공학과는 BK21 plus 과학 융복합사업단 선정, 해양융복합 바이오닉스 소재 상용화 기술개발 연구단 운영, 동남권 유일 4차 산업혁명 혁신선도대학 선정 등을 통해 독보적인 연구 성과를 쌓아가고 있다.
국내 최초 해양생물 이용한 진단 치료
부경대 의공학과의 가장 큰 특징은 해양생물을 이용해 인체 진단 및 치료용 초정밀 의료기기를 개발한다는 것이다. 국내 최초이고 세계적으로도 흔치 않다.
국토가 좁고 3면이 바다인 점에서 착안했다. 해양생물을 이용한 연구를 계속하던 중 마침내 기회가 왔다. 2015년 오정환 교수를 연구책임자로 하는 ‘해양융복합 바이오닉스 소재 상용화 기술개발 연구단’이 총사업비 318억 규모의 국책사업인 해양수산생명공학기술개발사업에 선정됐다. 해양생물의 기능성 물질을 이용해 인체 진단 및 치료용 초정밀 의료기기를 개발하는 연구가 국내 최초로 본격화된 것이다.
오정환 교수팀은 해양유래 물질인 키토산 등을 이용해 생체에 적합한 나노 복합체를 개발했다. 또 이를 활용한 맞춤형 인체 진단 및 치료용 초정밀 의료기기를 개발해 암 등 다양한 질환의 치료와 진단에 사용 가능함을 입증했다.
같은 과 정원교 교수팀은 해양생물인 ‘감태’를 이용해 기도협착증을 억제하는 각종 수술기구를 개발했고, 재생능력과 항균 및 항염증 효능이 뛰어난 어류껍질 콜라겐을 활용한 피부조직 재생용 소재를 개발하기도 했다.
이뿐만 아니다. 의공학과 교수팀은 해양천연물로부터 항암제, 항바이러스제, 고중성지방혈증 치료제, 진통제 등 각종 의약품을 개발해 눈길을 끌었다.
세계 정상급 특성화된 교육과정
의공학과가 해양생물을 활용한 연구 분야에서 독보적인 성과를 거두고 있는 데는 세계 유수 대학과 비교해도 뒤처지지 않은 특성화된 교육과정에 있다. ‘플립드 러닝(Flipped Learning)’, 꺼꾸로 학습법이 그것이다. 학생들이 수업시간 이전에 집 등에서 교수들이 만든 영상을 미리 학습하고 수업시간에는 부족한 부분을 질문하거나 피드백하는 방식을 채택하고 있다. 개별지도와 맞춤형 지도가 가능해지면서 학습효과가 높다. 학생들에게도 인기가 많다. 대학원생 김명환 씨는 “수업준비에 시간이 많이 걸리는 점은 있지만 이해되지 않는 부분은 계속 돌려볼수 있고, 수업시간에 필요한 부분만 교수님들에게 질문을 할 수 있어 효과적이다”고 말했다.
지난해 4월 의공학과에 희소식이 날아들었다. 부경대가 동남권에서는 유일하게 ‘4차 산업혁명 혁신선도대학’ 선정된 것이다. 혁신선도대학은 정부가 ‘4차 산업혁명 유망분야 인재 양성’을 실현하기 위해 도입한 사업으로 총 40억 원이 지원된다. 부경대가 개척할 신산업분야는 스마트 헬스케어 분야다. 이 분야는 의공학과 핵심분야 중 하나다. 이 사업을 통해 초고령화 시대 융합기술 개발 능력을 갖춘 의공학IT 인재를 양성할 수 있게 된 것이다.
의공학과는 또다른 교육과정의 강점은 환경이다. 학생들이 자신의 아이디어를 언제나 실현할 수 있도록 학내 567㎡ 규모의 메이커스페이스를 마련해 24시간 개방하고 3D프린트 10대를 구비해 학생들의 창의성을 높이고 있다.
세계 유수 대학 부럽지 않은 유대관계
의공학과가 신설된 지 10년도 채 되지 않아 대학 내 평가 1위를 차지하는 등 수많은 성과를 내는 것은 교수들과 학생들 간의 유대관계가 한몫을 하고 있다. 2016년 교수진 7명은 제자들을 위해 학교발전기금 1억 원을 기부했다. 이 기금은 학생들의 다양한 자격증, 인턴십 활동, 취업활동을 지원해주는데 쓰이고 있다.
사제지간에 이해를 기반한 수업을 하다보니 대학원생 비율이 113%가 넘을 정도로 높다. 연구에 몰두하려는 대학생들이 대학원 진학에 줄을 잇는 것이다. 남승윤 의공학과 학과장은 “교수와 학생들 간의 유대관계를 보면 의공학계에서 세계적으로 유명한 미국의 존스홉긴스 대학과 유사하다”면서 “교수와 학생 간의 친근한 유대관계가 우리 학과를 발전시킬 수 있는 최고의 원동력으로 생각한다”고 말했다.
교수와 학생들 간의 유대관계는 학부생들의 논문수에서도 드러난다. 세계적으로 권위를 인정받고 있는 SCI급 논문에 학부생이 2013년 2편, 2014년 1편, 2016년 2편, 2017년 2편을 등재할 정도다.
의공학과의 무한한 성장 가능성
해양생물은 사람과 동물 사이에 상호 전파되는 인수공통 감염 질병이 아직까지 보고된 바가 없어 안전성이 높으며 육상생물에 비해 다양성이 훨씬 높기 때문에 최근 의료소재로 각광받고 있다. 부경대 의공학과의 미래가 밝은 이유 중 하나다. 특히 부산시의 주력산업인 해양과 바이오헬스산업과 일치해 발전가능성이 높다.
졸업생 상당수가 의공학 관련 대학원이나 연구소, 병원, 정부기관, 기업 등에 진출하면서 연구를 이어가고 있는 것도 의공학과의 밝은 미래를 예고하고 있다. 남승윤 의공학과 학과장은 “우리 학과를 졸업한 학생들은 정부기관이나 병원 세계적인 의료기기 회사 등 내로라하는 굴지의 업체에 진출하고 있다”면서 “이들이 의공학과의 미래다”고 말했다.
김진성·권상국 기자 edu@busan.com
부산일보 - [우리가 대학의 미래다] 부경대학교 의공학과
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