홍합을 이용해 인공뼈를 재생하거나 치과용 임플란트 표면소재를 개발할 수 있는 새로운 길이 열렸다.

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

이 기술은 뼈의 주요성분인 인산화칼슘 미네랄결정을 다양한 표면에서 고속 성장시키는 것으로 범용성이 뛰어나 다양한 소재에 적용할 수 있다.

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

KAIST 연구팀은 이러한 난제를 자연의 홍합접착제에서 착안해 해결했다.

홍합의 접착현상을 이용하여 폴리에스터 섬유에 뼈미네랄을 대량으로 형성시킨 사진 (저널표지)

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.

연구팀은 이러한 홍합접착제를 모방한 폴리도파민(polydopamine)이라 불리는 무독성의 화학성분을 코팅하면, 각종 금속, 산화규소, 산화철, 스테인리스, 테플론, 폴리스티렌 등과 같은 다양한 지지표면에서 인산화칼슘 결정이 손쉽게 자랄 수 있음을 입증했다.

또한 기존 기술로는 코팅이 불가능했던 폴리에스터 섬유, 나일론, 셀룰로오스 등 3차원 다공성 물질 내부에도 뼈미네랄을 손쉽게 형성할 수 있음을 발견했다.

이번 연구결과는 인공뼈 재생과 같은 의료용 재료뿐만 아니라 차세대 치과용 임플란트용 표면 소재 개발과 같은 다양한 응용분야에 사용될 수 있다.

연구결과는 독일에서 발간되는 재료분야 국제저명학술지인 Advanced Functional Materials지 최근호 (9일자 온라인판)에 인사이드 커버논문으로 게재됐으며, 최근 특허출원이 완료됐다.

TIP: 홍합모방 접착제는 홍합의 몸에서 내는 실모양의 분비물인 접착 단백질을 모방한 인 공접착제
족사[足絲]는 연체동물이 몸에서 내는 실 모양의 분비물로 바위 따위에 달라붙는 작용 을 하며, 홍합 따위에서 볼 수 있다.