홍합에서 영감 얻은 청색기술 접착제, 치과 의사와 환자 모두에게 희소식

바닷가 부두나 갯바위에 다닥다닥 붙어 있는 홍합을 떼어내 본 경험이 있는 사람들은 홍합이 꽤나 잘 달라붙어 있다는 것을 알 것이다. 홍합이 이처럼 잘 붙어있는 비결은 천연 접착제를 보유하고 있기 때문이다. 

홍합 접착제는 이제 인공 치아인 임플란트를 치골(齒骨) 조직에 부착하는 데 도움이 되는 접착제로 복제되어 그동안 골치아팠던 문제를 해결하게 됐다.

인공 고관절과 같은 임플란트의 문제 중 하나는 시간이 지남에 따라 티타늄 임플란트가 접착된 뼈에서 분리된다는 사실이다. 그러면 임플란트를 다시 부착하거나 교체하기 위해 두 번째 수술이 필요하다.

그래서 수년 동안 다양한 그룹에서 이러한 일이 발생하지 않도록 여러 가지 방법을 모색해 왔다고 한다. 그 중에서도 홍합에서 영감을 얻은 청색기술 접착제는 최근의 가장 흥미로운 사례 중 하나로 주목받고 있다.

독일 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소의 12월 1일자 보도자료에 따르면, 이 연구소 과학자들이 개발한 이 생체 적합성 물질은 티타늄 임플란트의 굴곡진 표면에 직접 3D 프린팅을 할 수 있어 임플란트와 치골 경계면에 균일한 코팅을 보장한다.

이 물질은 주로 도파민(dopamine)을 함유한 합성 고분자로 구성되어 있다. 도파민 분자는 홍합이 천연 접착제의 일부로 생성하는 주요 아미노산인 '디하이드록시페닐알라닌(dihydroxyphenylalanine)'의 화학적 유사체(구조가 유사하다는 의미)이다.

또한 접착제에는 미네랄 입자, 단백질 및 신호 분자와 같은 첨가제가 포함되어 있어 환자의 신체가 이를 뼈와 유사한 물질로 인식하게 한다. 그 결과 인접한 치골 조직의 세포가 쉽게 성장하여 견고하고 오래 지속되는 결합을 보장한다고 한다.

또한 도파민은 항균 효과가 있어 임플란트 부위의 감염 가능성을 최소화한다.

마지막으로, 자외선에 노출되었을 때만 굳도록 접착제를 수정할 수도 있다. 즉, 치과의사가 임플란트를 정렬한 다음, 임플란트가 완벽하게 배치되면 자외선을 사용하여 제자리에 고정할 수가 있다. 향후에는 접착 효과를 마음대로 유·무효화시킬 수 있으므로 필요한 경우 임플란트의 위치를 변경할 수도 있다.

한편 독일에 본사를 둔 프라운호퍼 연구소는 세계 최고의 응용 연구 기관으로, 1949년 설립되어 현재 독일 전역에 76개의 연구소 및 연구 부서를 운영하고 있다. 미래를 위한 핵심 기술을 우선시하고 그 연구 결과를 비즈니스와 산업에 상용화함으로써 혁신 과정에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 주로 과학자와 엔지니어로 구성된 약 30,800명의 직원이 근무하고 있다. 연간 연구 예산은 약 30억 유로이며, 이 중 26억 유로가 계약 연구로 지정되어 있다고 한다.