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나노표면 형상 3D 프린팅 기술 통해 골유도능·고강도 특성 동시 확보 ▲ 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 정현도 교수 공동 연구팀이 개발한 ‘나노표면 형상 3D 프린팅 기술’ 관련 연구 (이미지 클릭 시 크게보기)
가톨릭대학교 공동 연구팀이 뼈·연골 조직 재생용 3D 프린팅 생체소재의 기계적 물성과 생체 친화성을 동시에 향상시키는 기술을 개발했다. 우리 학회 타이타늄, 생체재료분과위원회 간사위원이자 종신회원인 가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과 정현도 교수와 조선대 신소재공학과 장태식 교수, 한국생산기술연구원 3D프린팅제조혁신사업단 김상훈·박성제 연구원으로 구성된 공동 연구팀의 연구 성과가 재료과학 분야의 국제저명학술지 ‘Advanced Functional Materials(IF:19.924)’의 12월호 후면 표지 논문으로 선정됐다고 12월 12일 밝혔다. 그 동안 인공관절 소재로 슈퍼 엔지니어링 플라스틱인 폴리에테르에테르케톤(PEEK)가 주로 사용돼왔다. PEEK는 뼈와 물리적 특성이 유사해 응력 차폐를 방지하는 장점이 있지만, 골 조직과의 융합성이 좋지 않아 표면에 타이타늄 등의 생체소재를 코팅해 골 조직과의 부착성을 향상시켜야 하는 한계가 있었다. 특히 PEEK 소재와 코팅된 생체소재 간의 낮은 결합력으로 계면에서 박리현상이 일어나 염증 등의 부작용이 발생하는 단점도 있다. 이에 정현도 교수 공동 연구팀은 인공관절 소재의 단점을 보완하기 위해 골유도능과 고강도 특성을 동시에 확보하는 ‘나노표면 형상 3D 프린팅 기술’개발에 착수했다. 먼저 연구팀은 홍합 유래 도파민을 활용해 PEEK 필라멘트 위에 산화타이타늄(TiO2) 나노입자를 먼저 부착하고 압출 용융하는 방식으로 3D 프린팅을 진행했다. 좁은 노즐을 통과한 나노입자는 PEEK 표면에 견고한 엠보싱 형상으로 출력됐으며, 이후 나노 엠보싱 형태의 표면을 갖는 지지체 위에 수산화아파타이트를 코팅했다. 그 결과, 출력된 나노 표면 형상 지지체의 기계적 물성과 생체 친화도가 동시에 증진하는 효과가 확인됐다. 연구팀은 이번에 개발한 ‘나노표면 형상 3D 프린팅 기술’이 의료용 생체소재 외에도 여러 종류의 플라스틱 및 표면처리용 소재에도 적용될 수 있을 것으로 보고 관련 후속 연구를 진행할 계획이다. 특히 연구팀은 이번 연구 결과가 차세대 다기능성 3D 프린팅 생체소재 상용화에 이바지할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 범부처재생의료기술개발사업의 지원으로 수행됐다. ■ 논문 정보 *제목: Topography-Supported Nanoarchitectonics of Hybrid Scaffold for Systematically Modulated Bone Regeneration and Remodeling -출처: 메디컬투데이
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