▲ 한국생산기술연구원이 금형몰드를 이용해 제작한 무릎관절용 다공성 임플란트 시제품. 이 제품은 염증발생 우려를 줄인 생체친화적 임플란트다.

수술과정에서 생길 수 있는 염증발생의 우려를 크게 줄일 수 있는 생체친화적 임플란트가 개발됐다.

한국생산기술연구원은 임플란트 내부에 다수의 기공을 생성하고 기공 속에 염증 억제약물을 넣어 수술 부작용을 줄인 '약물방출형 다공성 임플란트' 제조기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

표면처리그룹 김현종 수석연구원이 이끄는 공동연구팀이 개발한 이 임플란트는 수많은 기공 속에 항염증제, 골형성 촉진 단백질, 줄기세포 등 각종 약물들을 함유시킨 뒤 열흘간에 걸쳐 일정한 비율로 함유 약물을 서서히 방출시키는 원리다.

함유된 약물은 수술 초기 해당 부위의 염증발생을 억제하는 한편 임플란트가 뼈를 비롯한 주변조직과 빠르게 결합할 수 있도록 도와준다.

또 수술 후 오랜 시간이 지나도 임플란트 하단 부위의 뼈가 인체 하중을 지탱해주는 고유역할을 상실하지 않도록 하는 기능도 갖고 있다.

연구팀에 따르면 뼈는 외부 자극이 주어지지 않으면 두께와 무게가 줄어드는데 임플란트 소재인 티타늄 합금의 경우 뼈보다 탄성이 강해 외부에서 가해지는 힘을 대부분 흡수하기 때문에 연결된 뼈가 자극을 받기 어렵다.

연구팀이 개발한 임플란트는 뼈 조직을 모사한 다공(多孔) 구조로 형성돼 있어 탄성이 뼈와 유사하고 무릎, 대퇴부, 턱 등 부위에 따라 각기 다른 뼈의 탄성까지 정밀하게 반영해 제작할 수 있다.

이번 성과는 생기원 뿌리산업기술연구소 주조공정그룹, 성형기술그룹, 표면처리그룹이 협업해 티타늄 합금을 제조하고 인공뼈로 가공 및 후처리하는 데 필요한 각 분야별 요소기술 개발을 통해 완성했다.

특히 이번 연구서는 일정 간격을 두고 티타늄 합금잉곳을 생산하던 기존 제조방식에서 벗어나 세계 최초로 전자기유도장치와 수소플라즈마 기반의 연속주조 방식을 활용, 공정효율을 높여 제조원가를 50% 이상 절감시켰다.

임플란트 내 다공구조는 물을 얼리면 얼음 속에 기포가 발생하는 원리인 동결주조 방식을 통해 뼈와 비슷한 구조로 만들어 냈으며 제조공정에 금형몰드를 적용, 시제품 제작에도 성공했다.

연구팀은 조기 상용화를 위해 기술적 완성도가 높은 주조 공정기술을 우선적으로 기업에 이전하고 소성가공 및 표면처리 공정기술은 대학병원과 함께 2020년부터 3년간 임상시험을 진행한 후 이전할 계획이다.

김현종 수석연구원은 "순수 국내 뿌리기술을 바탕으로 그동안 수입에 의존하던 원소재를 제조할 수 있는 효율적 공정을 개발해 냈다"며 "향후 정형외과용 임플란트 뿐 아니라 스텐트, 인공장기, 바이오센서 등 다양한 분야에 광범위하게 활용될 것으로 기대하고 있다"고 말했다.

뉴시스  newsis.com

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