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Nov 18, 2023

달걀 껍질

국립과학기술대학교 센터의 과학자들

러시아 국립과학기술대학교 복합재료센터(NUST MISIS)의 과학자들은 두개골 부상 및 기타 뼈 수술 치료에 사용할 수 있는 일반적인 달걀 껍질에서 추출한 새로운 생체 ​​활성 폴리머-세라믹 복합재를 개발하고 있습니다.

뼈는 너무나 흔해서 당연하게 여기기 쉽지만, 그렇다고 해서 놀라운 물질이 아니라는 뜻은 아닙니다. 이에 대한 증거 중 하나는 과학자들이 100년이 넘는 노력 끝에 원본만큼 작동하는 외과용 합성 버전을 내놓지 못했다는 것입니다.

이에 대한 간단한 예는 골절로 인해 두개골 부분을 교체해야 하거나 두개골 일부가 위험할 정도로 얇아지는 선천적 결함으로 인해 교체해야 하는 경우 일반적인 절차는 두개골의 손상되거나 결함이 있는 부분을 교체하는 것입니다. 금속, 플라스틱, 세라믹으로 만들어진 뼈. 그러나 이들 중 어느 것도 실제로 업무에 적합하지 않습니다.

문제의 일부는 기계적입니다. 인공 플레이트는 너무 부드럽거나 너무 부서지기 쉬우며, 너무 유연하거나 너무 뻣뻣할 수 있으며, 온도 변화에 따라 모양이 바뀌기 쉬우며, 모양을 제대로 맞추고 맞추기가 어려울 수 있습니다. 또 다른 점은 이러한 물질의 대부분이 생체 비활성이라는 것입니다. 즉, 살아있는 조직과 상호작용하지 않습니다. 이는 외과의사가 감염을 일으키거나 조직 거부를 겪을 수 있는 임플란트를 사람들의 신체에 삽입하는 것을 원하지 않기 때문에 의도적인 것입니다. 불행하게도 이는 이러한 임플란트가 실제로 신체의 일부가 될 수 없으며 천연 구성 요소처럼 작용할 수 없음을 의미하기도 합니다.

이를 극복하기 위해 NUST MISIS 팀은 강도와 ​​자가 경화 특성으로 인해 뼈 시멘트로 흔히 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)라는 합성 폴리머를 살펴보았습니다. 불행하게도 PMMA는 생체 불활성이기 때문에 최적이 아니지만 팀은 달걀 껍질에서 추출한 diopside라는 규산염 바이오세라믹을 추가하여 이를 변경했습니다.

팀에 따르면, 디옵사이드는 상대적으로 독성이 없고 생분해성이 있으며 주변 뼈 조직의 성장을 자극할 수 있어 임플란트가 단순히 뼈에 접착되는 것이 아니라 결국 뼈와 융합될 수 있습니다.

NUST MISIS 생체재료과학 iPhD 학생인 Inna Bulygina는 "계란껍질은 뼈의 무기질화 및 성장, 골다공증 치료와 같은 건강상 이점이 있으므로 뼈 이식재로 사용됩니다"라고 말했습니다. "우리는 뼈 질환 환자의 삶의 질을 향상시키기 위해 바이오 폐기물을 재활용하는 비용 효율적인 접근 방식을 채택했습니다. 복합재 생산에는 달걀 껍질에서 얻은 투광석이 사용되었습니다."

연구팀은 용매 캐스팅 방법을 통해 다공성 복합 PMMA/디옵사이드 재료를 생산했습니다. 이 방법에서는 몰드를 폴리머 용액에 반복적으로 담그고 필름 층을 남겨 열가소성 폴리머를 형성합니다. 25%, 50%, 75% 비율의 디오프사이드를 사용하여 재료의 다양한 샘플을 생산했습니다.

"50% diopside를 함유한 샘플은 가장 좋은 결과를 보여주었습니다. 압축 강도가 4배 증가한 것으로 나타났으며, 4주간의 시험관 테스트 후 표면에 뼈 미네랄을 침착시키는 우수한 능력이 나타났습니다."라고 Rajan Choudhary는 말합니다. , 박사후 과정 학생입니다. "동시에 우리는 얻은 다공성 복합재의 기계적 특성이 인체의 해면골 특성과 일치한다는 것을 발견했습니다."

이번 연구는 아시아도자학회저널(Journal of Asian Ceramic Societies)에 게재됐다.

출처: 국립과학기술대학교