가톨릭대 연구진, 뼈·연골 재생용 3D 프린팅 기술 개발

왼쪽부터 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 정현도 교수, 조선대 신소재공학과 장태식 교수, 한국생산기술연구원 3D프린팅제조혁신사업단 김상훈·박성제 연구원(사진=가톨릭대)

[이데일리 신하영 기자] 가톨릭대 연구진이 뼈·연골 조직을 재생할 때 사용하는 3D프린팅 기술을 개발했다.

가톨릭대는 정현도 바이오메디컬화학공학과 교수팀이 이러한 연구성과를 얻었다고 12일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자사업 등의 지원을 받아 수행했으며 장태식 조선대 신소재공학과 교수, 한국생산기술연구원 김상훈·박성제 연구원 등이 참여했다. 연구결과는 재료과학 분야 국제저명학술지(Advanced Functional Materials) 12월호 표지논문으로 선정됐다.

그간 인공관절 소재로는 폴리에테르에테르케톤(이하 PEEK)이 주로 사용돼 왔다. PEEK는 뼈와 물리적 특성이 유사해 응력 차폐를 방지하는 장점이 있지만 골 조직과의 융합성이 낮다는 한계가 있다. 이 때문에 PEEK을 사용할 땐 표면에 타이타늄 등 생체소재를 코팅, 골 조직과의 부착성을 높여야 했다.

연구팀은 이런 단점을 보완하기 위해 ‘나노표면 형상 3D 프린팅 기술’개발에 착수했다. PEEK 필라멘트 위에 산화타이타늄 나노입자를 먼저 부착한 뒤 압출 응용하는 방식으로 3D 프린팅을 진행한 것. 좁은 노즐을 통과한 나노입자는 PEEK 표면에 견고한 엠보싱 형상으로 출력됐으며, 이후 나노 엠보싱 형태의 표면을 갖는 지지체 위에 수산화아파타이트를 코팅했다. 그 결과 출력된 나노 표면 형상 지지체의 기계적 물성과 생체 친화도가 동시에 증진하는 효과가 확인됐다.

대학 관계자는 “이번에 개발한 나노표면 형상 3D 프린팅 기술은 의료용 외에도 다양한 플라스틱과 표면처리용 소재에도 적용될 수 있을 것으로 보고 후속 연구를 진행할 계획”이라며 “특히 연구팀은 이번 연구 결과가 차세대 다기능성 3D 프린팅 생체소재 상용화에 이바지할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.