화학뉴스

CNF(Cellulose Nano Fiber)를 활용해 고강도 인공뼈 보강재를 제조할 수 있는 기술이 개발됐다.
일본 Gifu 산업기술센터 연구팀은 지역기업과 공동으로 인산칼슘(Calcium Phosphate)에 CNF를 복합화함으로써 탄성을 부여하고 압축 강도를 향상시키는데 성공했다.
제조방법은 CNF를 인산칼슘 슬러리에 분산시켜 100도 이하에서 건조‧성형하는 것 뿐으로 기존에 바이오세라믹을 제조할 때 필요하던 고압프레스, 1000도 이상 환경에서의 고온소결 등은 필요하지 않게 됐다.
5년 안에 상업화를 목표로 하고 있다.
사람의 뼈는 콜라겐 섬유, 인산칼슘으로 구성돼 있으며 콜라겐이 철근 콘크리트의 철근과 같은 역할을 담당하고 인산칼슘이 주변을 감싸며 강도를 유지하고 있다.
반면, 인공뼈 및 보강재에 사용되는 인산칼슘계 바이오세라믹은 역성변형 없이 부러지거나 부서질 수 있어 수산아파타이트(Hydoroxyapatite), β-TCP(Tricalcium Phosphate), PLA(Polylatic Acid)와의 복합화, 콜라겐 섬유를 통한 보강 등으로 고강도화 및 인성화가 가능한 것으로 평가되고 있다.
CNF는 가볍고 저열팽창이 가능할 뿐만 아니라 강도가 콜라겐보다 우수해 생체적합성이 뛰어난 편이지만 그동안 바이오세라믹의 보강재로 사용된 사례는 없었다.
연구팀은 CNF를 β-TCP의 슬러리에 분산시켜 100도 이하에서 진공 건조, 성형해 복합체를 제작했으며 건조 및 성형 조건을 바꾸면 치밀한 구조에서 고기공률 다공체까지 다양하게 제어할 수 있는 것으로 알려졌다.
연삭 등의 가공도 용이하다.
CNF는 고가이지만 부가가치가 높은 인공뼈, 골충진제 등에 사용하면 물성을 향상시킬 수 있어 가격 상승분을 상쇄할 것으로 기대된다.
또 수지에 복합화하는 것과 달리 소량만 투입해도 물성이 향상돼 치과, 대학에서 임플란트 치료에 사용하는 골충진재로 복합체로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
연구팀은 앞으로 CNF의 고활성 표면에 골성형 단백질 혹은 골다공증 치료제 등을 흡착시켜 보강을 넘어서 새로운 기능을 부여하는데 총력을 기울일 방침이다. (K)