Bio-implant materials

1.     생체 삽입형 bio-implant

2.     생체 삽입형 bio-implant에 대해 이해할 수 있다.

3.     이론

 

[그림1]- 바이오 관련 산업의 성장

 

불로장생(不老長生) 불로불사(不老不死)

 

우리 인간은 오래전부터 하나의 꿈을 가지고 있습니다. 바로 오래오래 사는 것입니다. 배부르고 등 따시면, 결국엔 영원히 사는 것을 꿈을 꿀 수밖에 없죠. 그러나 꿈을 꾸는 것에서 그치지 않고 이제는 상황이 변했습니다. 인간이 건강을 결정하고, 우리의 기술이 질병을 통제하는 시대에 왔습니다. 이에 따라 전 세계적으로도 바이오 관련된 산업이 계속 성장을 하고 있습니다. 따라서 이번 시간을 통해서 생체 삽입형 물질을 코팅하는 material에 대해서 알아보려고 합니다.  

생체 적합성 코팅 재료는 인체 내에서 사용되는 의료 기기 및 임플란트의 표면에 적용되는 재료이다. 이러한 코팅은 장치와 주변 조직 간의 상호 작용을 개선하고 거부 반응, 감염 및 기타 합병증의 위험을 줄이는데 도움이 될 수 있다. 이에 따라 다음과 같은 특징을 만족해야 한다.

1.생체적합성- 인체 삽입형 물질은 생체 조직과 호환되어야 하며, 이식 부위에서 염증이나 기타 부작용을 유발해서는 안된다. 특히 in vivo 시험을 거처야 한다.

2. 기계적 강도: 인체 삽입형 물질은 인체 내에서 견딜 수 있는 충분한 강도를 가져야 한다.

3. 내식성- 인체 삽입형 물질은 인체 내에서 부식이 되면 안되기 때문에 중요한 특징이라 할 수 있다.

 

[그림2] 티타늄- 탄탈륨 합금.

 

기존의 티타늄은 생체 적합성이 매우 우수하지만, 강도와 내식성이 다소 부족하다는 단점이 있다. 반면에 원자번호 73번의  탄탈륨은 강도와 내식성이 뛰어나지만 가격이 매우 비싸고 생체 적합성이 티타늄만큼은 좋지 않다. 이에 따라 티타늄과 탄탈륨 합금을 Beijing Haide Biomaterials Co회사에서 개발하였다. 대표적으로 티타늄 탄탈륨합금은 인공관절, 치과 인플란트 등에 사용된다.

 

 

두번째로는 PCL(Polycaprolactone)를 소개하려고 한다.

[그림3] PCL의 모습이다.

 

PCL은 생체 적합성 , 생체 분해성, 기계적 강도, 가공성 그리고 무엇보다도 경제성이 우수한 물질이다. 인체에 이식되면 거부반응이나 염증을 유발하지 않을 뿐더러 인체 내에서 천천히 분해되어 이산화탄소와 물로 배출이 된다. 또한 가공성도 좋아, 주조 , 압출 등 가공방법으로 만들 수 있다. 하지만 세포에 달라붙는 부착성이 낮다는 단점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 경제성이 뛰어나 널리 사용되는 폴리머 물질이다.

 

세번째로 소개할 물질은 Parylene 이다.

Parylene의 경우 다음과 같은 특성을 가지고 있다.

절연성이 좋다, 방수성이 우수하다, 내식성이 우수하다. 친환경적이며 인체에 무해하다. 이중에서도 특히 매우 얇은 두께를 코팅함에도 불구하고 절연성과 방수성이 우수하다는데 초점을 둘 필요가 있다.

 

 

 

4. 출처

 

(1)- 이중배, 인공 체액에서 탄탈륨과 티타늄의 부동태 특성 비교, 강릉원주대학교 치과대학 치과생체재료학교실 및 구강과학연구소

(2)- 주경진,  Fabrication, in-virto and in-vivo studies of PCL based biomaterials for the clinical applications 순천향대학교 의과학과, 2021

(3)- 김철수외 2명, 파릴렌 박막의 기계적 특성 연구 ,한국재료학회지, 2020