영상요약
뼈는 신체의 구조를 지탱하고 근육 수축 시 지렛대 역할을 수행하며 내부 장기를 보호하는 핵심적인 기관입니다. 최근 우리 사회가 초고령 사회로 진입함에 따라 노화로 인한 골 관련 질환이나 골절 사고의 위험이 급격히 증가하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 의료 및 과학계에서는 손상된 뼈를 안전하게 치료하고 대체할 수 있는 생체 소재 연구에 박차를 가해왔습니다. 하지만 기존 소재들은 생체 적합성이나 강도 측면에서 한계가 있어, 인체의 하중을 견미면서도 안전하게 분해되는 이상적인 소재를 찾는 과정은 매우 까다롭고 어려운 과제로 남아있었습니다.
한국재료연구원 금속재료연구본부에서는 이러한 문제를 해결하고자 인체 구성 요소 중 하나인 마그네슘을 활용한 고특성 생분해성 합금을 개발했습니다. 연구팀은 독성이 없고 생체 적합성이 뛰어난 아연, 망간, 스트론튬, 칼슘을 최적의 비율로 혼합하여 새로운 마그네슘 합금을 제조하는 데 성공했습니다. 이 신소재는 압축 강도가 270MPa 이상으로 튼튼하면서도 부식 속도는 연간 0.4mm 이하로 매우 안정적입니다. 또한 세포 생존율이 85%를 상회할 만큼 안전성이 입증되어, 인체 내에서 일정 기간 역할을 수행한 뒤 자연스럽게 흡수될 수 있는 최적의 조건을 갖췄습니다.
다양한 시험 평가를 통해 설계와 제조부터 침지 및 독성 시험까지 모든 단계에서 생체 소재로서의 우수한 성능을 입증하였습니다.
환자마다 제각기 다른 뼈의 형태를 정밀하게 제조하기 위해 고밀도의 미세 조직을 획득하는 마그네슘 3D 프린팅 공정 기술 개발이 함께 이루어지고 있습니다. 특히 WAAM 공정을 통해 제작된 시편의 평가와 분석을 수행하며 환자 맞춤형 의료기기 제작의 기틀을 마련하고 있습니다. 향후 이 기술은 골격골 대체 재생용 기기뿐만 아니라 혈관 질환 치료용 의료기기 등 다양한 분야로 확장이 가능합니다. 지속적인 연구를 통해 탄생한 생분해성 금속 소재는 초고령 사회에서 많은 이들의 건강한 삶을 지탱하고 국내 의료 기술의 발전을 앞당기는 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.