나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 금속 연구소 산하 "재료피로 및 단열 실험실" 연구팀이 공동 연구를 통해 생물 역학 원리를 이용하여 구성 복합화와 조직 구조 바이오닉스 디자인을 통해 임상 응용에 적용할 수 있는 산화지르코늄(zirconium oxide) 세라믹을 생물 호환성 수지와 결합시키는데 성공함.

연구팀은 천연 조개껍질 진주층의 미시적 조직 구조에 대한 모방을 통해 경도, 강도와 모듈러스(modulus)가 전분 인체 정상 치아(법랑질과 상아질(dentin)을 포함함)와 완전히 매칭이 되는 신형 산화지르코늄-수지 바이오닉스 복합 의치 재료(Denture material)를 디자인하고 개발함. 신형 의치 재료는 미시적으로 보면 천연 조개껍질과 유사한 조직구조를 보유하고 있으며, 산화지르코늄을 편층(片層) 형식으로 평형 배열하거나 벽돌담 형식으로 치밀하게 쌓는데 그 중 공극은 수지로 채우게 됨. 연구팀은 바이오닉스 재료 탄성 계수(modulus)를 정확하게 계산하고 예측할 수 있는 역학 모델을 구축하였으며 재료의 마이크로, 나노 사이즈 조직구조를 통해 신형 의치 재료의 경도, 강도와 탄성 계수가 인체의 정상적인 치아와의 완전한 매칭을 실현함.

신형 의치 재료는 쉽게 기계적 가공을 실행할 수 있고 특히 컴퓨터 보조 디자인과 제조(CAD/CAM) 방법으로 병원에서 현장 제작을 실행할 수 있기 때문에 현재 산화지르코늄 세라믹 의치의 맞춤제작 및 생산 방식을 전환시켜 대량 납품을 실현할 수 있고, 의치의 제조 가공원가를 뚜렷하게 감소시킬 수 있는 동시에 환자가 기다리는 시간을 대폭 단축시킬 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’에 게재됨.