홍진기 교수팀, 의료용 산업에서의 지속가능성에 대한 활로를 찾다

친환경 의료용 신소재 개발, 지속가능한 의료 산업의 기반을 다져

국제적 최고 권위 저널 ‘Nature Communications’ 게재

[사진 1. (왼쪽부터) 화공생명공학과 홍진기 교수, 치과대학 최성환 교수, 화공생명공학과 최우진 박사(공동 제1저자), 

치과대학 만갈웃커시(Utkarsh Mangal) 박사(공동 제1저자)]

화공생명공학과 홍진기 교수팀과 치과대학 교정과 최성환 교수팀이 지속가능한 의료 산업을 위한 친환경 신소재를 개발했다.

현재 전 세계적으로 지속가능한 미래를 위한 친환경 소재에 대한 수요가 급증하고 있다. 배터리나 자동차 등 여러 산업에서는 이미 그 기반이 확립되고 있지만, 생명과 직결되는 의료 분야에서는 기존 의료용 플라스틱을 대체할 신소재 개발이 아직 더디다. 이는 의료용 소재가 생명과 직접 연관되어 있어, 기존 플라스틱을 대체할 새로운 소재 개발에 큰 제약이 있기 때문이다.

의료용 소재는 성공적인 치료를 위해 인체 조직과 동일한 점탄성(Viscoelasticity)을 유지하면서도, 높은 힘을 견디고 유연성을 갖춰야 하며, 인체 미생물에 의한 오염에도 강해야 한다.

바이오플라스틱은 재활용과 생분해가 가능한 친환경적 특성으로 주목받고 있으나, 의료용 소재로 활용될 만큼의 점탄성, 내구성, 유연성, 그리고 미생물 내성을 동시에 만족시키기에는 기술적 한계가 있었다.

[사진 2. 친환경 의료용 바이오플라스틱의 개념도]

이에 홍진기 교수 연구팀은 누에고치에서 추출한 실크 피브로인을 이용해 의료용으로 최적화된 친환경 바이오플라스틱을 개발하는 데 성공했다. 또한, 최성환 교수 연구팀은 이 신소재를 치과 투명 교정장치로 활용해 실제 임상에서 그 기능을 검증했다.

연구팀이 개발한 신소재는 기존의 의료용 플라스틱보다 뛰어난 점탄성을 보였으며, 안정적인 치아 교정 성능을 입증했다. 나아가, 인체 타액에 포함된 충치균 등의 유해균 성장을 99% 이상 억제해 항상 깨끗한 표면을 유지할 수 있었다. 또한 이 신소재는 폐기 시 실크 피브로인의 재추출 또는 재사용이 가능해 친환경적인 운용도 가능했다.

홍진기 교수는 “이번 연구는 바이오플라스틱 기술이 미지의 영역이었던 친환경 의료 소재 영역을 개척하는 중요한 성과”라며, “지속가능성과 의료 산업을 연결하는 새로운 기준점을 전 세계에 제시한 시작점이 될 것”이라고 평가했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF), 과학기술정보통신부(MSIT), 국방기술진흥연구소(KRIT), 교육부, 산업통상자원부(MOTIE)의 지원을 받아 진행됐으며, 연구 결과는 재료 과학 분야의 국제 최고 권위 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 16.6)’에 10월 24일 자로 게재됐다.

논문정보

● 논문 제목: Viscoelastic and antimicrobial dental care bioplastic with recyclable life cycle

● 논문 주소: https://doi.org/10.1038/s41467-024-53489-7