'새 뼈가 솔솔'…KAIST, 금 간 뼈 치료하는 반창고 신소재 개발

향상된 뼈 재생 메커니즘의 도식적 표현 및 하이드록시아파타이트 융합 P(VDF-TrFE) 지지체의 제조 방법

우리 연구진이 뼈조직 성장을 촉진하는 압전 물질을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 홍승범 신소재공학과 교수팀이 김장호 전남대 융합바이오시스템기계공학과 교수팀과 하이드록시아파타이트(HAp)의 골 형성 능력을 활용해 압력을 가했을 때 전기 신호가 발생하는 생체 모방 지지체를 개발했다고 25일 밝혔다.

HAp는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘으로 생체 친화적인 특징과 충치 예방 특성이 있다. 연구팀은 이를 활용해 생체 골조직 환경을 모방하는 소재를 개발했다.

HAp를 고분자 필름과 융합하는 제조 공정을 개발했다. 이 공정으로 제작된 유연하고 독립적인 지지체는 쥐 대상 체외·체내 실험에서 뼈 재생을 가속하는 잠재력을 입증했다.

연구팀은 또 이 지지체의 골 재생 효과 원인을 밝혀냈다. 원자간력 현미경(AFM) 분석으로 지지체 전기 특성을 조사했고, 세포 모양과 세포 골격 단백질 형성에 대한 상세 표면 특성 평가를 진행했다. 압전 및 표면적 요소가 성장 인자 발현에 어떤 영향을 미치는지 조사했다.

홍승범 교수는 “뼈 재생 속도를 가속화시키는 효과로 '뼈 반창고' 역할을 하는 HAp 융합 압전성 복합소재를 개발했다”며 ”이번 연구는 생체 재료 설계에 새로운 방향성을 제시하는 데에 그치지 않고, 압전성과 표면적 특성이 뼈 재생에 미치는 영향을 탐구한 데 의의가 있다”고 강조했다.

한편 홍승범 교수 연구팀 소속 주소연 박사과정 학생, 김소연 석사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 1월 4일 국제학술지 ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이시즈에 게재됐다. 김장호 교수팀의 권용현 박사과정 학생이 공동 제1 저자로, 김장호 교수가 공동교신저자로 기여했다.

이 연구는 KAIST 연구진흥팀, KUSTAR-KAIST 공동연구센터, KAIST의 글로벌 특이점 사업 및 한국연구재단 기초연구사업 지원을 받아 수행됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com