기자명 문병도 기자
  • 입력 2020.10.06 10:00
인공뼈가 코팅된 티타늄 조각 (사진제공=KIST)

[뉴스웍스=문병도 기자] 전호정 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터 박사팀이 생체 이식용 재료 표면에 기존보다 세 배 이상 우수한 결합강도를 갖는 세라믹 인공뼈 코팅 기술을 개발했다.

KIST 연구진은 하루 이상의 시간과 수십 단계의 공정이 필요했던 기존 인공뼈 코팅을 단 하나의 공정만으로 한 시간 이내에 구현 가능한 기술을 개발했다.

이 공정 기법을 이용하면 인공뼈 코팅을 위한 원료 물질을 합성하는 별도의 과정도 필요하지 않고, 고가의 장비와 부수적인 열처리 과정 없이 나노초 레이저 장비 하나만으로 코팅할 수 있다.

현재 임상에서 사용되고 있는 소수의 인공뼈 코팅 기법들보다 더 강한 결합력을 갖는 코팅층을 형성할 수 있다.

이 공정을 사용할 경우에 금속 표면뿐만 아니라 기존의 공정으로는 구현하지 못하였던 정형외과용 플라스틱 임플란트 등 고분자 소재 표면에도 강한 코팅을 구현할 수 있는 장점이 있다.

전호정 박사팀은 공정 단계와 시간을 단축 하면서도 강력한 코팅을 구현하기 위해, 뼈의 주 성분인 칼슘과 인으로 이루어진 용액 속에 코팅 하고자 하는 재료를 위치시키고 레이저를 조사하는 방법을 사용했다.

이때 레이저의 초점 영역에 국소적으로 온도가 증가하면서 칼슘과 인 성분이 반응하여 세라믹 인공뼈가 합성되고 동시에 코팅층이 형성되었다.

이 방법은 기존의 코팅법들이 재료 표면에 코팅 하고자 하는 성분을 쌓아 올리는 방식과는 다르게, 레이저에 의해 인공뼈 성분의 합성이 일어나면서 동시에 재료의 표면이 녹는점 이상으로 가열되어 녹은 후 합성된 채로 다시 굳기 때문에 코팅 결합력을 극도로 증가시킬 수 있었다.

전호정 박사는 “나노초레이저를 이용한 하이드록시아파타이트 코팅 기법은 현재 생체재료로 많이 사용되고 있는 티타늄, PEEK와 같은 생체비활성 소재의 표면을 간단한 방법으로 생체활성화 시킬 수 있는 기술로, 골융합을 필요로하는 다양한 의료기기로 확대 적용이 가능하게 하는 게임 체인저 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 

과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행된 이번 연구결과는 기능성 재료 분야 국제 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신 호에 게재됐다. 

전호정(왼쪽부터) 책임연구원, 엄승훈 학생연구원, 정용우 학생연구원 (사진제공=KIST)
전호정(왼쪽부터) 책임연구원, 엄승훈 학생연구원, 정용우 학생연구원 (사진제공=KIST)

 

 

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