KMCRIC

뼈와 관절을 강화시키는 새로운 임플란트 재료

Tiny scales could serve as safe material in implants to reinforce bones and joints

시카고 대학(University of Chicago)의 연구진은 연성 재료에 천연 미네랄인 방해석(calcite)을 부착시키는 데 성공했다. 이 재료는 뼈 또는 관절을 보강할 수 있는 방수(防水) 임플란트로서 적용될 수 있을 것이다.

이번 연구에서는 실리콘에 부분적으로 고정되어 있는 3차원 방해석 헤테로구조를 가변적으로 구성함으로써 임플란트에 최적인 상태를 만들었다. 각각의 방해석 결정은 비대칭 아령 모양을 가진다. 실리콘 기질은 자체 공동(空洞)을 통해서 에피텍셜(epitaxial) 핵생성을 고정해서 반응 역학의 대칭성을 파괴한다.

과학자들은 의료용 임플란트에서부터 유연한 전자장치까지 다양한 용도로 사용될 수 있는 비-유기 물질은 존재하지 않을 것으로 예상했다. 그러나 이번 연구에서 이것이 가능하다는 것을 보여주었다.

현재, 외과 의사들은 합성 고분자로 만들어진 구조물을 사용하지만, 형상을 만들기가 쉽지 않고 시간이 지남에 따라 분해되는 문제점을 가지고 있다.

실리콘은 인체 조직과 반응하지 않기 때문에 종종 수술용 임플란트로 사용되는 유연한 고무 재질이다. 방해석은 조개와 굴 껍데기에서 일반적으로 발견되는 단단한 무기물이다. 이번 연구진은 두 개의 재질을 결합해서 강하면서 유연한 구조를 만들었다.

새로운 재료의 구조는 적혈구 세포 정도의 크기를 가지고 아령과 같은 형상을 한다. 한쪽 끝은 실리콘 속에 걸려 있고, 다른 쪽 끝은 표면 위에 도출되어 있다. 이것의 가장 좋은 점은 임플란트 시에 특정 장소에 위치시킬 수 있다는 것이다. 즉, 생물학적 접착제로 사용할 수 있다.

이 연구는 유연하면서 강한 생체친화적 구조를 만들 수 있기 때문에 다양한 임플란트 제조에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Communications에 “3D calcite heterostructures for dynamic and deformable mineralized matrices”라는 제목으로 게재되었다. (doi:10.1038/s41467-017-00560-1)

관련연구자: Jaeseok Yi

관련기관: University of Chicago

본문키워드(한글): 뼈, 관절, 임플란트, 헤테로구조

본문키워드(영문): bone, joint, implant, heterostructure

국가: 미국

원문출판일: 2018-01-26

출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49235.php