KAIST, 홍합 분비물 착안…뼈 미네랄 형성 기술 개발

KAIST 화학과 이해신(37), 신소재공학과 박찬범(41) 교수팀이 자연계의 홍합접착현상을 모방해 지지하는 소재에 관계없이 뼈의 미네랄성분을 고속으로 형성시킬 수 있는 원천기술개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

이 기술의 핵심은 뼈의 주요성분인 인산화칼슘 미네랄결정을 다양한 표면에서 고속 성장시키는 것으로, 뼈를 구성하는 칼슘성분의 대부분(약 99퍼센트)은 인산화칼슘으로 구성돼 있다.

기존 기술은 인산화칼슘 결정을 특정물질의 표면에서만 성장시키는 한계를 지녀왔으며, 이를 필요로 하는 인공뼈, 치아 임플란트 등 다양한 지지소재에 도입할 수 없다는 단점이 제기돼 왔다.

홍합은 몸에서 내는 실 모양의 분비물인 족사를 이용해 바위, 수초표면 등에 붙어산다. 접착력이 강해 파도가 치는 해안가와 같은 다른 생물체가 살기 어려운 환경에서도 문제없이 붙어서 생존한다.

연구진은 이러한 홍합접착제를 모방한 폴리도파민(polydopamine)이라 불리는 무독성의 화학성분을 코팅하면, 각종 금속, 산화규소, 산화철, 스테인리스, 테플론, 폴리스티렌 등과 같은 다양한 지지표면에서 인산화칼슘이 쉽게 자라는 것을 입증한 것이다.

연구진은 이번 논문에서 기존 기술로는 코팅이 불가능했던 폴리에스테르 섬유, 나일론, 셀룰로오스 등 3차원 다공성 물질 내부에도 뼈 미네랄이 손쉽게 형성되는 것을 발견했다.

연구진 관계자는 “이번 연구 성과는 인공뼈 재생 뿐 아니라 차세대 치과 임플란트용 소재 개발과 같은 다양한 응용분야에 사용될 수 있다”고 말했다.

관련 연구결과는 독일에서 발간되는 재료분야 국제저명학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티어리얼스(Advanced Functional Materials)'지 9일자 온라인판에 인사이드 커버논문으로 게재됐으며, 특허출원도 최근 완료됐다.