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골 결합을 위한 금속산화물 생체재료 개발

전문가 제언: ○ 인체의 노화가 진행됨에 따라 생체조직은 낡고 약해지기 마련이다. 대표적인 것이 치아와 뼈이며, 뼈는 탄력성이 저하되고 충격에 의하여 쉽게 부서진다. 자연노화 이외도 사고나 산업재해로 인하여 경조직의 손상을 가져온다. 이를 위한 인공 생체이식 재료를 개발하고 있으며, 그동안 금속이나 세라믹스 및 고분자가 주로 사용되었다.

○ 경조직의 이식재료로 사용되기 위해서는 생체 내에서 독성, 발암성 등의 유해 작용이 없어야하며 생체조직과의 친화성, 주변 조직과의 강한 결합 및 뼈와 유사한 기계적 특성 및 내마모성이 우수해야 한다.

○ 연구자들은 어떠한 종류의 작용기(functional group)가 체내 환경에서 아파타이트를 형성하는지를 연구하였다. 그 결과 Si-OH, Ti-OH, Zr-OH, COOH, PO3H2 및 SO3H 등의 몇 가지의 작용기가 아파타이트 형성능력을 가지고 있으며, 또한 Ca2+ 이온 용출은 아파타이트 핵형성을 크게 촉진시키고 있었다. 이 문헌에서는 졸-겔 프로세스를 통하여 탄탈과 니오븀 산화물의 히드로겔을 합성하고 유사체액 중에서 아파타이트 형성에 대하여 시험을 하였다.

○ 특히 금속은 높은 탄성계수를 가지고 있어 낮은 탄성계수의 뼈에 의하여 응력차폐(stress shielding)효과가 발생하게 된다. 이러한 응력차폐는 바이오재료의 수명을 단축시키게 된다. 이를 해결하기 위해서 유기-무기 복합체가 고안되었다.

○ 하이브리드 생체재료에서 특히 세라믹 생체재료와 고분자의 복합소재 에 대한 연구는 여러 면에서 중요하다. 이 기술은 대표적인 생체모방 기술이라고 할 수 있으며, 기존의 단일 골 대체 재료에 비해 그 구조적 특성이 뼈와 가장 유사하고 생체적 특성이 우수하다.

○ 국내의 대학, 연구소, 기업체에서 생체재료를 개발을 하고 있으나 기초연구가 부족하여 이에 대한 대책이 시급하다. 소재개발을 위해서는 재료전문가, 제조업체, 의사 그리고 재료평가를 위해 의료공학 및 생명공학 관련 연구자들의 공동연구가 선행되어야 한다고 생각된다.

저자: Toshiki Miyazaki
자료유형: 학술정보