KAIST, '뼈 반창고' 역할하는 신소재 개발

KAIST·전남대, 골조직 재생하는 새로운 방법 제시
뼈 재생 속도 높인 생체 모방 지지체 개발

향상된 뼈 재생 메커니즘의 도식적 표현 및 하이드록시아파타이트 융합 P(VDF-TrFE) 스캐폴드의 제조 방법.한국과학기술원(KAIST) 제공

국내 연구진이 뼈 조직의 성장을 촉진하기 위한 압전 물질, 이른바 뼈 반창고 역할을 하는 신소재를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 전남대 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수 연구팀과 하이드록시아파타이트(HAp)의 고유한 골 형성 능력을 활용해 압력을 가했을 때 전기적 신호가 발생하는 생체 모방 지지체를 개발했다고 25일 밝혔다.

HAp는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘으로 생체 친화적인 특징이 있으며, 충치를 예방하는 특성이 있어 치약에도 쓰이는 미네랄 물질이다.

이전의 압전 지지체 관련 연구들은 압전성이 뼈 재생을 촉진하고 골 융합을 향상하는 효과를 다양한 고분자 기반 소재에서 확인했지만, 최적의 골조직 재생에 필요한 복잡한 세포 환경을 모사하는 데 한계가 있었다. 

하지만 이번 연구는 하이드록시아파타이트(HAp) 고유의 골 형성 능력을 활용해 생체의 골조직 환경을 모방하는 소재를 개발한 것으로, 연구팀은 새로운 방법을 제시했다.

연구팀은 HAp를 고분자 필름과 융합하는 제조 공정을 개발했다.

또 이 공정으로 제작된 유연하고 독립적인 지지체는 실험 쥐를 대상으로 한 체외 및 체내 실험에서 뼈 재생을 가속하는 놀라운 잠재력을 입증했다.

홍승범 교수는 "뼈의 재생 속도를 가속화 하는 효과를 통해 '뼈 반창고' 같은 역할을 하는 HAp 융합 압전성 복합소재를 개발했다ˮ며 "이번 연구는 생체 재료 설계에 새로운 방향성을 제시하는 데에 그치지 않고 압전성과 표면적 특성이 뼈 재생에 미치는 영향을 탐구한 데에 의의가 있다"고 말했다.

이번 연구는 홍승범 교수 연구팀 소속의 주소연 박사과정, 김소연 석사가 공동 제1 저자로 참여했다. 김장호 교수팀에선 권용현 박사과정이 공동 제1저자, 김장호 교수가 공동교신저자로 기여했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 'ACS 응용재료 및 인터페이스'에 지난 4일 게재됐다.

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CBS노컷뉴스 지영한 기자 younghan@cbs.co.kr

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