국내 연구진, 골절상에 사용하는 생체친화적 ‘인공뼈’ 개발

생기연, 2020년부터 3년간 임상시험 예정

생산기술연구원이 개발한 염증 우려 줄인 생체친화적 임플란트(인공뼈). © 뉴스1

국내 연구진이 기존에 골절상에 사용하는 ‘임플란트’(인공뼈)를 보다 생체친화적으로 개발하는 데 성공했다. 인공뼈에서 염증이 발생할 확률을 낮춰 환자들의 부작용을 줄일 수 있을 전망이다.

한국생산기술연구원은 김현종 표면처리그룹 연구팀이 인공뼈 내부에 다수의 기공을 만들어 그 속에 염증 억제 약물을 넣어 수술 부작용을 줄일 수 있는 ‘약물방출형 다공성 임플란트’ 제조기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

골절상이 발생하면 일반적으로 깁스를 두르는 치료가 필요하지만 손상이 심하면 티타늄 합금 재질의 인공뼈를 이식하는 임플란트 수술이 필요하다. 하지만 티타늄 표면이 오염되거나 부식되면 이식 부위에 염증이 발생하는 부작용이 있었다.

이에 연구팀은 전자기유도장치와 수소플라즈마 기반으로 티타늄 합금 잉곳을 개발했다. 또 물을 헐리면 얼음 속에 기포가 발생하는 원리인 동결주조 방식을 이용해 인공뼈에 다공 구조를 만들었다. 또 인공뼈 표면에는 그래핀 소재의 에어로겔과 밀착력을 높이는 하이드로겔을 코팅해 장기간 약물이 방출 될 수 있도록 했다.

이로써 다수 기공 속에 항염증제·골형성 촉진 단백질·줄기세포 등 각종 약물들을 함유할 수 있는 인공뼈가 개발됐다. 인공뼈는 약 10일에 걸쳐 서서히 약물을 방출해 수술 초기 해당 부위의 염증 발생을 억제하고 임플란트가 뼈를 비롯한 주변조직과 빠르게 결합할 수 있도록 한다. 또 수술 후 시간이 지나도 임플란트 하단 부위의 뼈가 인체 하중을 지탱해주는 고유 역할을 상실하지 않도록 한다. 개발된 인공 뼈는 무릎·대퇴부·턱 등 부위에 따라 각기 다른 뼈의 탄성을 반영해 제작도 가능하다.

김현종 수석연구원은 “순수 국내 뿌리기술력을 바탕으로 그동안 전량 수입에 의존해왔던 원소재 제조공정을 효율화·국산화하고 후처리 공정을 통해 기능성 부여했다”면서 “앞으로 정형외과용 인공뼈 뿐 아니라 스텐트, 인공장기, 바이오센서 등 다양한 바이오·헬스 소재 분야에 광범위하게 활용될 것”이라고 기대했다.

연구팀은 이 기술을 오는 2020년부터 한 대학병원과 임상시험을 진행한 후 기술 이전할 계획을 갖고 있다.

(서울=뉴스1)