단국대학교

이정환 교수(치의예과) 연구팀이 친환경 나노기술을 활용해 화학물질 없이 뼈 재생을 유도할 수 있는 임플란트 표면 가공 기술을 개발했다. 

△ 이정환 교수(조직재생공학연구원, 치의예과), 윤지영 박사(스페인 카탈루냐 공대)

일반적으로 치과용 임플란트에 사용되는 티타늄 소재는 뼈에 잘 붙이기 위해 표면을 거칠게 가공한다. 지금까지는 강산을 이용해 표면을 부식시키는 화학적 에칭 방식이 주로 활용됐다. 그러나 이 방식은 환경오염과 작업자 안전에 대한 우려가 지속적으로 제기돼 왔다

이 교수 연구팀은 230펨토초(1펨토초=1,000조분의 1초) 극초단 레이저를 활용해 티타늄 임플란트 표면에 나노 수준의 거칠기를 구현했다. 이 공정을 사용하면 화학약품을 사용하지 않아 작업자의 안전을 높이고 대량 제조도 가능하다. 

특히 임플란트 표면의 미세한 나노 구조가 세포 내 미세관이 활발히 움직일 수 있는 환경을 만들어 뼈가 더 잘 자랄수 있도록 하는 생체적합도도 크게 향상시켰다. 연구팀은 동물실험에서 생체적합도가 약 20% 향상되는 등 친환경성과 생체기능성을 동시에 입증했다.

△ 나노파형 표면이 줄기세포의 골분화를 촉진하는 메커니즘

이정환 교수는 "이번 연구는 친환경 나노가공 기술과 세포 기계생물학을 결합한 차세대 임플란트 표면 기술"이라며 "화학물질 사용 없이도 우수한 골유착 성능을 구현해 지속가능한 의료기기 제조기술 발전에 기여할 것"이라고 밝혔다.

이 기술은 현재 스타트업 기업 “B2LAB”을 통해 상용화 중이며, 복잡한 3차원 구조에도 균일한 가공이 가능해 차세대 치과 및 정형외과용 이식재 기술로 주목받고 있다.

한편 이번 연구는 재료과학 분야 국제 학술지 Advanced Functional Materials(IF: 19.0, JCR 상위 1%) 에 지난 6월 19일 게재됐다. 논문 제목은 「Eco-Fabricated Nanowave-Textured Implants Drive Microtubule-Assisted Nuclear Mechanotransduction and Chromatin Modification(친환경 나노웨이브 임플란트, 미세관을 통한 핵 기계신호 전달과 염색질 구조 변화 유도)」으로 이정환·이해형·김해원 교수, 서울대 이상훈 교수가 교신저자로, B2LAB정보수 대표와 윤지영 박사(현 스페인 카탈루냐 공대 박사후 연구원)가 제1저자로 참여했다.

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