'인공뼈 상용화 가까이' PEEK·HA 혼합 3D 프린팅 개발

PEEK와 생체 활성 세라믹 복합재료를 3D 프린팅한 소재 /사진제공=애니메디솔루션

3D 프린터를 활용한 인공뼈의 상용화를 앞당길 수 있는 기술이 나왔다. 임준영 애니메디솔루션 박사가 빅테크(대표 김용복)와 공동 연구한 성과로, 프린팅 조건이 까다로운 폴리머·세라믹 복합 재료를 필라멘트형으로 개발하는 데 성공했다. 이 복합재료는 생체 적합 폴리머 PEEK(폴리에테르에테르케톤)와 생체 활성 세라믹 HA(하이드록시아파타이트)를 혼합한 것이다. 세라믹을 바이오 프린팅 소재로 사용했을 때의 제약 사항을 해결했다는 평가를 받고 있다.

세라믹을 프린팅할 때는 주로 페이스트 타입의 원재료를 이용한 압축 방식을 활용한다. 프린팅 이후 소결 공정을 거치는데, 이때 사전에 설계된 모형 및 치수와 차이를 보이게 된다. 이에 따라 부피가 수축하는 것을 감안해 프린팅을 해야 한다. 출력 이후에는 불안정한(Brittle) 성질이 문제가 될 수 있다. 한 번 균열되면 그게 점점 커져서 의료 산업에 사용하는 데 한계가 컸던 것이다.


이를 해결하기 위해 공동연구팀은 폴리머와 세라믹을 함께 혼합하는 데 연구를 집중했다. 생체 삽입형 재료로 오랫동안 안전성이 입증된 PEEK와 HA를 물리적으로 혼합했다. 컨트롤이 어렵던 기존 페이스트 타입이 아닌 필라멘트 형태로 복합소재를 제조한 게 특징이다. 필라멘트형은 바로 출력이 가능해 제조 공정이 비교적 간단해진다. 또 연성(Flexibility)을 지닌 PEEK와 선소결된 HA 입자를 통해 계획된 치수와 형태를 유지할 수 있다. 두 재료의 장점을 모두 유지할 수 있는 방식이라는 게 애니메디솔루션 측 설명이다.

임준영 애니메디솔루션 박사는 "의료 산업에서는 금속을 대체하기 위한 다양한 소재에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다"며 "환자 맞춤형 제품 역시 이런 흐름을 타고 있다"고 설명했다. 이어 "이번 연구로 종양 및 외상 등을 통해 결손이 발생하는 뼈를 대체하고, 빠른 기간 내에 골유합 또는 치유를 돕는 인공뼈의 상용화에 한걸음 다가설 것으로 기대한다"고 말했다.