식충식물 본딴 임플란트 "감염균 막는다"

벌레잡이통풀에서 힌트 얻어 개발한 '뼈 고정용 임플란트'
미끄러운 윤활유가 표면 감염균 부착 방해
감염이나 염증방지 기여 기대

[아시아경제 황준호 기자] 벌레잡이통풀은 표면의 나노구조체와 미끄러운 윤활유를 이용해 물이나 먼지 같은 오염물질을 튕겨내고 벌레만 자루에 끌어들인다. 이같은 특성을 활용해 감염이나 염증을 막는 뼈 고정용 정형외과 임플란트가 개발됐다.

한국연구재단은 서정목 연세대학교 전기전자공학과 교수, 장우영 고려대 정형외과 교수 등이 공동 연구해 정형외과용 임플란트 소재의 감염이나 면역거부반응 우려를 낮출 표면코팅 기술을 개발해, 관련 연구 논문이 국제학술지인 '사이언스 어드밴시스'에 29일(한국시간) 실렸다고 밝혔다.

나노 기술로 뼈 고정용 임플란트 수술 후 감염 막는다

연구팀은 정형외과용 임플란트 표면에 박테리아나 바이러스, 염증을 유발하는 면역단백질 등의 부착을 막을 수 있는 내구성이 강한 나노유막 코팅 기술을 개발했다. 이 기술로 코팅된 표면은 윤활유 성분이 표면의 나노구조체에 균일하게 도포돼, 감염균이나 면역거부인자가 포함된 혈액의 흡착을 막는다.

특히 이 코팅 표면은 수술 중 생길 수 있는 기계적 손상에도 자가 치유되는 성질을 가졌다. 또 동물 모델의 체내에서도 코팅 기능이 수 주간 유지되는 것으로 나타났다.

연구팀은 실제 골절토끼모델의 임플란트 삽입 부위를 살펴본 결과 나노유막코팅이 적용된 임플란트에서는 감염이나 염증이 일어나지 않는 것을 확인했다. 이어 골절된 부위의 골재생은 감염되지 않은 대조군과 동일하게 효과적으로 이뤄진 것으로 나타났다.

비뇨기과 도뇨관 등도 활용 가능

서정목(왼쪽), 장우영 교수

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

한편 골절치료나 인공관절삽입 등에 쓰이는 금속소재 임플란트는 감염이나 염증을 막기 위해 표면에 항생제를 도포하는 방식이 주로 사용된다. 하지만 항생제 내성균에 의한 감염이나 염증과 신경 손상과 같은 약물 부작용, 항생제 자체에 대한 과민반응 등의 부작용에 대한 우려가 여전히 남아 있는 상황이다. 이에 따라 하이드로겔 기반 표면코팅이 시도되고 있지만 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 있다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr