한국과학기술연구원(KIST)이 6일 결합강도가 기존 보다 세 배 이상 향상된 세라믹 인공뼈 코팅 기술을 개발했다고 밝혔다.
KIST 생체재료연구센터 전호정 박사팀이 개발한 이번 기술은 그동안 하루 이상의 시간과 수십 단계의 공정이 필요했던 것에 비해 단 하나의 공정으로 한 시간만에 구현 가능하다.
인공뼈 코팅을 위한 원료 물질을 합성하는 별도 과정이 필요치 않고 고가 장비와 부수적 열처리 과정 없이 나노초 레이저 장비 하나만으로 코팅할 수 있는 것이 특징이다.
또 현재 임상에서 사용되고 있는 소수의 인공뼈 코팅 기법들보다 더 강한 결합력을 갖는 코팅층을 형성할 수 있다. 아울러 금속 표면뿐만 아니라 기존의 공정으로는 구현하지 못하였던 정형외과용 플라스틱 임플란트 등 고분자 소재 표면에도 강한 코팅을 구현할 수 있는 장점이 있다.
전 박사팀은 공정 단계와 시간을 단축하면서도 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 인공뼈(하이드록시아파타이트)가 합성되고 동시에 코팅층이 형성됐다.
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”고 말했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업으로 수행됐으며 기능성 재료 분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재됐다.
