홍합에서 영감을 얻은 임플란트용 생체 접착제

(A 3D printer applies the dopamine-based adhesive to the three-dimensional titanium shaft of a hip joint. Credit: Fraunhofer CMI)

홍합은 과학자들에게 매우 흥미로운 연구 대상입니다. 이들이 내는 강력한 생체 접착제는 순식간에 바위에 홍합을 고정합니다. 마른 표면도 아니고 바닷물 속에서도 순식간에 붙는 특징과 생체 적합적 소재라는 점을 생각하면 홍합 접착제야 말로 가장 이상적인 의료용 접착제 소재라는 점을 알 수 있습니다. 따라서 이미 많은 연구가 진행되어 있습니다.

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독일 프라운호퍼 CMI 연구소의 과학자들은 홍합의 생체 접착제에서 영감을 얻어 티타늄 임플란트를 뼈와 조직에 단단히 고정시키는 생체 접착제를 개발했습니다. 이 생체 접착제는 티타늄 인공관절 임플란트의 곡면 부분에도 3D 프린터를 이용해서 코팅할 수 있습니다.

고관절 같은 큰 관절의 임플란트는 여러 가지 문제를 일으킬 수 있습니다. 감염이 대표적인 문제이지만, 뼈나 주변 조직과 단단히 결합되지 못한 임플란트가 빠지는 문제가 발생할 수 있습니다. 이 경우 어쩔 수 없이 재수술이 필요합니다.

이런 문제를 극복하기 위해 연구팀은 도파민을 포함한 생체적합 폴리머를 접착제로 사용했습니다. 이 접착제에는 디하이드로시 페닐알라닌 (dihydroxyphenylalanine) 성분이 풍부한데, 이는 홍합에서 영감을 받은 것입니다. 그리고 연구팀은 뼈 조직이 이를 생체의 일부로 받아들이도록 단백질, 미네랄, 신호 물질들을 섞어 넣었습니다.

이 접착제가 홍합의 접착제와 다른 특징은 자외선에 반응해 굳을 수 있다는 것입니다. 따라서 수술 중 제대로 고정한 위치에서 접착제를 활성화시킬 수 있어 훨씬 수월하게 사용할 수 있습니다. 만약 그렇지 않으면 접착제가 오히려 방해가 될 수 있다는 점에서 중요한 특징입니다.

홍합에서 영감을 얻은 생체 적합제가 실제로 의료 현장에서 의미 있는 결과를 거둘 수 있을지 주목됩니다.

참고

https://newatlas.com/medical/mussel-inspired-adhesive-implants-bones/

https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2023/december-2023/inspired-by-mussels-printable-adhesives-for-tissue-and-bones.html

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