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전북대학교 서일원 박사과정생(바이오나노융합공학과, 지도교수 김철생)과 장세림 연구조교수(기계설계공학부)가 새롭게 합성된 바이오세라믹을 이용해 골조직 재생용 3D 지지체를 개발했다.
이번 연구 결과는 화학공학 및 재료공학 분야 세계 최고 권위 학술지 중 하나인 『Chemical Engineering Journal(IF=15.1, 세계상위 3.5%)』에 ‘Flower-like Ti(HPO4)2 bioceramic-laden 3D printed platform for enhanced bone regeneration via BMP signaling pathway’라는 제목으로 온라인판 최신호에 게재됐다. 오프라인 저널에는 5월에 게재될 예정이다.
최근 안전하면서도 생체 활성(bioactive)이 뛰어난 바이오 세라믹을 합성하고 의료기기에 적용하는 연구와 표면 개질을 통한 새로운 생체재료를 산업 분야에 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히 바이오 세라믹 소재는 인공 관절과 같은 정형외과 임플란트 등에서 활발히 사용되고 있고, 새로운 소재에 대해서는 임상 연구에서 중요시된다. 그러나 우수한 생체 안정성 및 생체 적합성을 동시에 갖는 새로운 바이오세라믹의 연구 개발은 여전히 해결되지 못한 난제로 남아있다.
전북대 연구팀은 기존 개발된 바이오세라믹의 한계를 극복하기 위해 새로운 전구체를 이용하여 황산 티타늄(titanium sulfate)을 합성했고, 이온-치환 기법을 이용해 꽃잎 모양의 티타늄 인산염(titanium phosphate) 바이오세라믹을 합성하는데 성공했다.
새롭게 합성된 꽃잎 모양의 티타늄 인산염 바이오세라믹은 넓은 표면적을 지닌 형태와 비정질(amorphous) 구조를 통해 높은 생체 활성 특성을 보였으며, 3D 프린팅 기법을 통해 바이오 지지체로 제작됐다.
개발된 3D 지지체는 인간 골수유래-중간엽 줄기세포(hBM-MSCs)의 BMP 신호전달 경로를 촉진함으로써 세포 부착, 생장 및 분화를 유도했으며, 우수한 뼈 조직 재생 효과를 보였다.
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