손상된 뼈 및 치아 재생용 부품소재 등 광범위한 응용 가능

▲ 김경자 박사
▲ 이상천 박사
과학기술부 '21세기 프론티어연구개발사업' 나노소재기술개발사업단(단장 서상희 박사)이 지원하는 요업(세라믹)기술원(원장 오유근) 김경자(金庚子, 48) 박사와 이상천(李相天, 37) 박사 연구팀은 손상된 뼈 및 치아의 재생을 촉진시키는 기능성 고분자·세라믹 하이브리드 나노입자와 이와 관련된 새로운 합성공정기술을 개발하는데 성공했다.

▲ 기능성 고분자·세라믹 하이브리드 나노입자란 고분자와 세라믹 두 소재를 복합화해 제조한 나노크기(1nm=10억분의 1m) 의 재료이다.

하이브리드(Hybrid) 나노입자는 고분자와 세라믹의 장점을 동시에 가짐으로써 획기적인 물성향상과 자유로운 물성제어가 가능하며, 전기·전자 및 나노·바이오 융합기술분야에 폭넓은 응용가능성을 갖는 신소재로써 각광받고 있다.

▲ 연구팀의 기능성 고분자로 표면개질된 하이드록시아파타이트 나노입자 제조를 위한 신합성기술 그래픽. 표면반응성이 있는 세라믹 나노입자를 제조하고 다양한 기능성 고분자를 도입할 수 있으므로, 광범위한 특성의 하이브리드 나노입자 합성이 가능하다.

이 연구결과는 소재화학분야 권위지인 영국왕립화학회의 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리(Journal of Materials Chemistry)'온라인 판에 지난해 12월에 게재됐으며, 올해 1월 14일 출판되는 동 학회지에 표지 논문으로 소개될 예정이다.

또한, 관련 연구 결과가 소재분야 저명 학술지인 미국화학회의 '케미스트리 오브 머티리얼즈(Chemistry of Materials)'에 게재됐다.

이번에 개발된 기술은 뼈 재생 목적으로 연구 개발된 기존의 고분자·세라믹 나노 복합체의 낮은 계면접착력 및 생체접합성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 합성기술이다.

이를 통해 개발된 하이브리드 나노입자를 이용하면 뼈 형성 세포의 활발한 부착 및 증식이 가능한 나노복합체를 제조할 수 있으며, 상용화 시 기존 뼈 및 치아 조직의 재생에 큰 진전이 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 새로운 합성공정을 통해 표면에 기능성 고분자의 도입이 가능한 하이드록시아파타이트(HAp, 수산화아파타이트) 세라믹 나노입자를 제조했고, 이를 이용해 분산특성이 향상되고 표면에 세포부착 기능을 갖는 하이브리드 나노입자를 개발했다.

이 공정은 다양한 기능성 고분자를 하이드록시아파타이트 나노입자 표면에 쉽게 도입할 수 있으므로, 폭넓은 응용가능성을 갖는 기능성 유무기 하이브리드 나노입자를 개발하는데 기여할 것으로 기대된다.

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