초록 ▼

연구의 목적 및 내용
해당년도 연구의 목적은 아래와 같음.
1) 유기보강소재 구성물질의 분리 및 정제를 통해 대량생산
2) 해양 생명체 생체모사 고분자의 합성과 이의 물성조사
3) 합성된 소재의 골대체제로의 가능성 확인
4) 유기보강소재와 무기입자 복합체를 형성하여 물성 측정

연구결과
해양 환경은 염분이 있는 수분, 기계적 충격, 온도의 변화, 부식 및 다양한 미생물들로 인한 생물학적 특성 등이 존재한다는 점에서 인체 내의 환경과 매우 유사하다. 다양한 해양 생명체들이 거친 해

연구의 목적 및 내용
해당년도 연구의 목적은 아래와 같음.
1) 유기보강소재 구성물질의 분리 및 정제를 통해 대량생산
2) 해양 생명체 생체모사 고분자의 합성과 이의 물성조사
3) 합성된 소재의 골대체제로의 가능성 확인
4) 유기보강소재와 무기입자 복합체를 형성하여 물성 측정

연구결과
해양 환경은 염분이 있는 수분, 기계적 충격, 온도의 변화, 부식 및 다양한 미생물들로 인한 생물학적 특성 등이 존재한다는 점에서 인체 내의 환경과 매우 유사하다. 다양한 해양 생명체들이 거친 해양환경에 적응하여 다양한 소재를 개발하며 생존해왔기 때문에, 비슷한 스트레스가 존재하는 인간의 신체 내의 골대체 소재를 디자인함에 있어서 적합한 특성을 지닌다. 특히, 본과제의 생체 모사 대상인 갯지렁이 이빨, 오징어 부리 등은 100% 유기물만으로, 인간의 이빨과 강도와 경도가 유사한 보강소재이다. 본 제안 과제에서는 해양무척추 동물의 유기보강재에서 골대체 소재를 디자인 할수 있는 가능성을 가진 연구 기반을 바탕으로 의료용 새로운 소재 (접착제 및 차폐막)를 만드는 연구를 수행하였음.
구체적으로, 카테콜 기반 유도체인 SPC를 PETMP와 접합시켜 PETMP-SPC를 치과용 접착제로 활용하기 위해 개발하였으며, 시장에서 판매되고 있는 기존 접착제와 유사하거나 뛰어난 효과를 지닌 것으로 확인되었음. 또한, 대부분의 갑각류의 주요 외골격을 이루고 있는 키틴을 메디컬 섬유화하여 이를 기반으로 한 차폐막 제조를 실시 하였으며, 원자 층증착 방식을 도입하여 키틴/티타늄 하이브리드 복합체를 제조하였음. 개발된 접착제와 차폐막은 뛰어난 생체적합성과 물성을 보였으며, 특히, 대량생산이 가능하도록 개발되어 산업적 활용측면에서 매우 유용한 결과를 얻음.

연구결과의 활용계획
시장에서는 합금이나 세라믹의 강한 경도와 강성을 이용하여 다양한 재료들이, 골대체 재료로 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, 높은 밀도(~8g/mL) 및 상대적으로 낮은 생체 적합성 때문에 경량의 혁신적인 골대체용 소재의 개발이 요구된다. 오징어 부리 및 갯지렁이 이빨 모사 유무기 복합 소재는 상대적으로 밀도가 낮아 에너지 소모가 적으며(<2g/mL), 강도는 골대체 재료에 부합한다. 또한, 높은 마모저항성과 함께 부식에 강하며 끝임 없는 기계적인 충격이 존재하는 해양 환경에서 해당 생명체의 삶 전체동안 거의 손상 없이 존재한다는 점에서, 인간에게 필요한 생체재료로 사용하는데 가장 접합한 특성을 가지고 있다. 그러므로 위의 해양생명체를 이해하고 모사에 성공할 경우 2011년 세계시장 기준 4조원 규모에 20% 이상의 평균 성장률을 갖는 골대체 재료 분야에서 혁신적으로 사용될 것이다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose & contents
The objectives of the research for this year are as follows.
1) mass production through separation and purification of constituent substances of load-bearing materials
2) Synthesis of biomimetic macromolecules of marine organisms and evaluation of their mechanical prop

Purpose & contents
The objectives of the research for this year are as follows.
1) mass production through separation and purification of constituent substances of load-bearing materials
2) Synthesis of biomimetic macromolecules of marine organisms and evaluation of their mechanical properties
3) Confirm the possibility of synthesized materials for bone-substitute
4) Measure mechanical properties by developing organic/inorganic hybrid material

Result
Marine environment has in much common with human body in that there are saline water, mechanical impact, the change in temperature, corrosion, and biological quality of various microorganism. Various marine organisms have evolved with suitable materials to survive and adapt to rough marine environment. So, these materials have suitable properties for designing bone substitute materials in human body which are under similar stress like marie environment. Especially, biomimicking subjects such as polychaete jaws, squid beak, which are composed of 100% organic can be used for load bearing materials that have similar mechanical property with human teeth. In this project, on the basis of our previous research to design a bone substitute, we will research on development of a new medical adhesive or filler from the organic load bearing material of marine invertebrates.
Specifically, we developed PETMP-SPC as a dental adhesive by conjugating SPC, which is a catechol-based derivative, to the PETMP. Developed materials showed similar or superior related ability than commercial products. In addition, chitin which forms the main exoskeleton of most crustacea was made into medical nanofiber and the GBR membrane based on chitin nanofiber is manufactured. The atomic layer deposition (ALD) technique is introduced to make the chitin/titanium hybrid membrane. The developed adhesive and the GBR membrane showed excellent biocompatibility and mechanical properties. Especially, we obtained useful results for industrial expansion and application due to capability of mass production.

Expected Contribution
There are various kinds of materials that are widely used as a bone substitute using an alloy or a ceramic, which have high mechanical properties. However, due to the high density(~8g/mL) and relatively low biocompatibility, development of lightweight and innovative material for a bone substitute are required. Because squid beak and polychaete jaws mimicking organic and inorganic complex material has relatively low density, it consumes less energy (<2g/mL) and the mechanical property of this load bearing material is suitable for a bone substitute. The marine organisms have the highest suitability to biomaterials, in that they are rarely damaged from the rough marine environment with high wear and corrosion resistance in their whole life. Therefore, success in understanding marine organisms and development of biomimicking will lead to a great innovation in bone substitute field which was 4 trillion won scale and had more than 20% average growth in 2011 on the world market.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 23
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 24
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 24
• 8. 참고문헌 ... 25
• 9. 연구성과 ... 26
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 29
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 29
• 12. 기타사항 ... 30
• 별첨1 : 대표연구실적 ... 31
• 별첨2 : 세부 목표 관련 증빙 ... 46
• 끝페이지 ... 46