바이오글래스 인공뼈소재의 체내 흡수성과 재생효율 규명

미국화학회, ACS Omega 10월호 표지 논문으로 게재

경남 진주 소재 한국세라믹기술원 장정호 박사 연구팀은 “기존 인공뼈 소재로 많이 사용해 오던 하이드록시아파타이트 소재보다 체내 흡수성과 뼈재생 효율이 더 우수한 바이오글래스 인공뼈 소재 기술을 개발했다”고 12일 밝혔다.

이번에 개발한 기술로 제작된 바이오글래스 인공뼈 소재를 통해 세라믹 소재 용출 분해 평가 관련 국제규격인 ISO10993-14를 적용해 생체 흡수성과 뼈형성 과정을 규명했다.

하이드록시아파타이트 인공 뼈 소재는 인체 뼈의 주성분인 칼슘과 인으로 구성돼 생체 친화성이 매우 우수하기 때문에 대표적인 인공뼈 소재로 사용되어 왔으나 생체 흡수성이 낮아 주변 골조직과의 재생시간이 오래 걸리는 문제점을 갖고 있다.

▲ACS Omega 논문표지그림. ⓒ한국세라믹기술원

또한 이를 대체하기 위해 칼슘 농도를 조절해 세라믹 인공뼈 소재의 용해성을 증가시킨 다양한 칼슘포스페이트 인공뼈 소재가 개발되고 있으나 생체적합성과 강도 등에서 하이드록시아파타이트보다 우수하지 못하다는 평가를 받고 있다.

이를 해결하기 위한 여러 연구 끝에 장정호 박사 연구팀은 칼슘-인-실리카-산화나트륨 등의 4가지 성분으로 구성된 S53P4 바이오글래스 소재를 활용해 고온에서 용융/냉각한 후 입도와 조성비를 최적화하고 이를 ISO 10993-14 규정에 따라 구연산 용액과 트리스용액에서의 생체흡수성을 속도론적으로 해석해 형성된 뼈의 두께를 측정함으로서 우수성을 비교 평가했다.

그 결과 S53P4 바이오글래스 소재의 생체흡수성은 구연산 용액에서 우세하지만 뼈 형성은 트리스용액에서 8배 이상 우수하다는 것을 입증했다.

장정호 박사 연구팀은 “기존에 인공뼈 소재로 사용해오던 하이드록시아파타이트 소재의 체외 용출분해 결과보다 훨씬 높은 수준의 생체 흡수성과 뼈형성 속도를 보여주는 것으로 향후 추가적인 동물실험을 통해 치과와 정형외과 임플란트 소재로서의 활용도가 높아질 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구 성과는 산업통상자원부가 주관하고 한국산업기술기획평가원이 지원하는 바이오산업기술개발사업(첨단바이오 신소재) 수행을 통해 달성하였으며 미국화학회의‘에이씨에스 오메가 (ACS Omega)’24년 10월호 표지논문에‘산성과 중성 용액에서 S53P4 바이오글래스 소재의 생체흡수성과 바이오미네랄리제이션’이라는 제목으로 게재됐다.