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분해성 임플란트 응용을 위한 다공질 Mg합금의 제조와 특성

전문가 제언: ○ 정형외과용 골절 고정치구에는 Ti합금, Co-Cr합금, 스테인리스강 등이 이용되고 있으나 이들 금속은 조직이 회복된 후에는 재수술에 의해 제거해야 한다. 마그네슘은 밀도, 탄성계수, 압축강도, 파괴인성 등의 특성이 인간의 뼈에 가장 가깝고 골촉진성과 생체적합성이 우수하여 제거수술이 필요 없는 생분해성 마그네슘합금이 개발되고 있다. 세포조직의 생성에는 재료와 세포와의 상호작용이 중요하므로 임플란트 응용에는 기공(pore)이 3차원적으로 개방된 다공질 금속이 바람직하다.

○ 임플란트용 다공질 마그네슘을 제조하는 방법으로는 폴리우레탄 폼(foam)을 이용하는 플라스터 주조법, 발포스틸렌을 이용하는 스페이스 홀더법, MHS(Metallic Hollow Sphere) 소결법 등이 보고되고 있다. 최근에는 NaCl입자를 충전한 프리폼에 Mg용탕을 주입하여 입도 250~500㎛의 NaCl입자를 기공으로 복제하는 침투주조법도 보고되었다. 이들 방법은 기공크기와 기공률을 정확히 설계할 수 있는 장점이 있는 반면에 기공의 형성에 이용된 재료가 불순물로 잔류하는 단점이 있다.

○ 본 연구에서는 길이 5~8㎜, 직경 150~200㎜의 Mg-Y-(Zn)합금 단섬유를 용체추출법으로 제조하고 단섬유의 액상소결에 의해 65~70%의 기공률을 갖는 Mg합금 다공체를 제조하고 있다. 액상소결은 고상/고상입계와 고상/액상계면이 소결에 관여하므로 산화하기 쉬운 마그네슘의 소결법으로는 적합한 방법이다. 열역학 계산으로 액상량을 제어하는 기술도 주목할 만하다. 제조된 다공질 소결체의 압축강도와 영률은 인체 뼈의 범위에 근접하여 임플란트용으로 이용 가능성을 보여주고 있으나 생분해성과 세포반응성에 대한 검증이 향후의 과제로 남아 있다.

○ 마그네슘 생체재료에 관한 국내의 연구는 서울대 재료공학부와 KIST 생체재료연구단에서 적극적으로 추진되고 있다. 특히 KIST에서는 생분해속도를 제어하고 강도를 높인 Mg-Ca-Zn합금을 개발하는 외에 20여 건의 국내외 특허를 보유하고 있다. 그러나 임플란트용 다공질 Mg의 제조법과 특성에 관한 국내 연구는 없는 실정이다. 부가가치가 높은 재료산업의 창출을 위해 의료용 다공질 금속의 개발연구가 요망된다.

저자: Ingrid Morgenthal, Olaf Andersen et al
자료유형: 니즈학술정보