나노기술 및 정책 정보

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벌레잡이통풀은 표면 나노 구조에 미끄러운 윤활유가 발라져 있어, 물이나 먼지 같은 오염물은 튕겨내고 벌레만 자루 속으로 끌어들임. 이런 특성을 정형외과용 임플란트 소재에 적용해 감염균 부착을 막는 기술이 국내에서 개발됐음.

서정목 연세대학교 전기전자공학과 교수와 장우영 고려대학교 정형외과 교수 공동연구진은 29일 “정형외과용 임플란트 소재의 감염이나 면역거부반응 우려를 낮출 표면코팅 기술을 개발했다”고 밝힘

◇자가 치유되는 코팅 기술

골절치료나 인공관절삽입 등에 쓰이는 금속소재 임플란트는 감염이나 염증을 막기 위해 표면에 항생제를 바르는 방식이 주로 사용됨. 하지만 항생제 내성균에 의한 감염이나 염증과 신경 손상과 같은 약물 부작용, 항생제 자체에 대한 과민반응 등의 부작용이 발생할 수 있음. 이에 수술 전후 감염균의 부착을 막기 위한 하이드로겔(묵처럼 말랑말랑한 소재) 기반 표면코팅이 시도됐으나 정형외과용 임플란트 소재는 수술 중 강한 기계적 자극에 노출되는 데다 치료에 몇 주 이상 소요되는 정형외과 수술의 특성상 장기간 코팅 성능을 유지하지 못하는 기술적 어려움이 있었음.

연구진은 정형외과용 임플란트 표면에 박테리아나 바이러스, 염증을 유발하는 면역 단백질 등의 부착을 막을 수 있는 내구성이 강한 코팅 기술을 개발했음. 표면의 나노구조에 균일하게 도포된 윤활유 성분이 감염균이 포함된 혈액의 흡착을 막아줌. 개발된 코팅은 수술 중 생길 수 있는 기계적 손상에도 부착 방지 성능이 자가 치유되는 특성을 가짐. 또한 동물 모델의 체내에서도 코팅기능이 수 주간 유지되는 것으로 나타났음.

◇나노구조에 윤활유 발라 감염균 튕겨내

기존 임플란트 소재에 혈액을 떨어뜨리면 소재 표면에 잔여물을 남기며 흐르지만, 연구진이 개발한 코팅 소재의 경우 표면에 잔여물을 전혀 남기지 않고 혈액이 굴러 떨어졌음. 나아가 실제 골절토끼모델의 임플란트 삽입 부위를 살펴본 결과 코팅 기술이 적용된 임플란트에서는 감염이나 염증이 일어나지 않았음.

연구진은 코팅기술을 금속 외 고분자 소재에도 적용할 수 있을 것으로 보고 비뇨기과용 도뇨관이나 스텐트, 삽입형 의료 전자기기 등으로의 응용가능성에 대한 후속연구를 진행할 계획임.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ 지에 게재됨