한국세라믹기술원, 바이오글래스 인공뼈 소재 기술 개발

기존 소재보다 인공뼈소재 체내 흡수성·재생효율 우수

미국화학회의 ‘에이씨에스 오메가' 10월호 표지논문(세라믹기술원 제공).

(진주=뉴스1) 한송학 기자 = 한국세라믹기술원은 장정호 박사 연구팀에서 기존 인공 뼈 소재로 많이 사용해 오던 하이드록시아파타이트 소재보다 체내 흡수성과 뼈 재생 효율이 더 우수한 바이오글래스 인공 뼈 소재 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

하이드록시아파타이트는 뼈의 주성분으로 칼슘과 인의 2가지 성분으로 구성된 화합물이며, 바이오글래스는 기존 하이드록시아파타이트 소재에 생체 흡수성 증진을 위해 실리카와 산화나트륨을 첨가한 인공 뼈 소재다.

이번 바이오글래스 인공 뼈 소재는 세라믹 소재 용출 분해 평가 관련 국제규격인 'ISO10993-14'를 적용해 생체 흡수성과 뼈 형성 과정을 규명했다.

'ISO10993-14'는 세라믹 의료기기 및 부품의 생물학적 안전성 평가를 위한 국제표준 규정으로 세라믹 소재로부터 용해 및 분해돼 나온 산물의 안전성을 평가한다.

하이드록시아파타이트 인공 뼈 소재는 인체 뼈의 주성분인 칼슘과 인으로 구성돼 생체 친화성이 매우 우수하기 때문에 대표적인 인공 뼈 소재로 사용됐다. 생체 흡수성이 낮아 주변 골조직과의 재생 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

이를 대체하기 위해 칼슘 농도를 조절해 세라믹 인공 뼈 소재의 용해성을 증가시킨 다양한 칼슘포스페이트 인공 뼈 소재가 개발되고 있으나 생체적합성과 강도 등에서 하이드록시아파타이트보다 우수하지 못하다는 평가를 받고 있다.

장 박사 연구팀은 '칼슘-인-실리카-산화나트륨' 등 4가지 성분으로 구성된 S53P4 바이오글래스 소재를 활용해 고온에서 용융·냉각한 후 입도와 조성비를 최적화했다. 이를 'ISO 10993-14' 규정에 따라 구연산 용액과 트리스용액에서의 생체흡수성을 속도론적으로 해석해 형성된 뼈의 두께를 측정함으로써 우수성을 비교 평가했다.

그 결과 S53P4 바이오글래스 소재의 생체흡수성은 구연산 용액에서 우세하지만 뼈 형성은 트러스 용액에서 8배 이상 우수하다는 것을 입증했다.

장 박사 연구팀은 “향후 추가적인 동물실험을 통해 치과 및 정형외과 임플란트 소재로서의 활용도가 높아질 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 성과는 미국 화학회의 ‘에이씨에스 오메가' 10월호 표지논문에 ‘산성과 중성 용액에서 S53P4 바이오글래스 소재의 생체흡수성과 바이오미네랄리제이션’이라는 제목으로 게재됐다.

han@news1.kr