그래핀으로 뼈 재생 접착을…

그래핀은 1원자 두께 밖에 안 되는 시트 모양을 한 탄소 원자를 결합해 만든 물질로 반도체 재료나 촉매, 배터리 등 다방면에서 활용이 기대되는 꿈의 소재로 불린다. 그런데 카네기멜론대학 연구팀이 생분해성 뼈 대신 부러진 뼈 자체를 결국 대체해 복구해주는 그래핀을 이용한 새로운 의료용 접착제를 발표했다.

뼈는 인체를 지탱하는 데 필요한 조직이다. 혈액을 생산하고 영양을 저장하는 역할도 한다. 뼈는 강한 충격을 받으면 금이 가거나 부러질 수 있지만 정확한 처리를 해야 구부러진 채로 복구가 안 되거나 왜곡되지 않는다. 교통사고나 전쟁터에서 부상을 입는 등 미국에선 해마다 수백만 명에 달하는 환자가 외상성 뼈 손상 교정을 위한 치료를 받는다고 한다.

환자 자신의 줄기세포를 이용해 뼈를 복구하는 방법이 지금까지 연구되어 왔지만 뼈를 접착해 고정시키는 발판을 수술로 복구한 뒤에 다시 제거해야 하는 문제가 있었다. 카메기멜론대학 연구팀은 분자 설계 원리를 응용한 새로운 유기 고분자 재료 설계와 합성을 연구해 부러진 뼈를 잇는 교두보 역할을 하는 뼈를 모방한 폴리인산 흑연을 개발했다.

연구팀이 개발한 소재를 부서진 뼈 조직에 배치하면 마치 정원에 세운 뼈대에 포도나무가 달라붙 듯 뼈 세포가 결합되면서 성장하는 구조가 된다. 흑연은 뼈세포가 성장하면서 분해되어 뼈 복구에 맞춰 뼈세포로 전환, 완전히 연결된 상태로 뼈가 회복될 무렵에는 거의 소멸된다고 한다.

흑연을 이용한 뼈 접착은 사용자 정의가 가능하며 흑연을 설계하는 단계에서 프로그래밍을 하면 진짜 뼈에 가까운 재료로 할 수도 있다고 한다. 연구팀은 이 소재가 효과적이고 편리한 조직 고정이나 프로그래밍 가능한 생물 활성을 조합한 것이라면서 정교한 제어 기술을 의료용 접착 분야에 제공하게 될 것이라고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.