초록 ▼

□ 연구목표
● 자원 선순환 사회 구축을 위한, 인체 및 환경에 적합하며 기계적 안정성, 비독성을 모두 갖춘 미네랄화(Mineralization) 기반의 완전 자연순환형 분해성 복합소재 개발을 위한 선행연구

□ 연구(pilot study; small scale) 내용 및 결과
○ 세부목표별(과제별) 연구 결과 요약
- 세부목표
완전 자연순환형 생분해성 고분자 기반 인체적합 고분자 복합소재 개발
- 연구내용
● 내열성 및 분해특성이 개량된 복합 소재 개발을 위한 천연고분자 후보군 탐색 (셀

□ 연구목표
● 자원 선순환 사회 구축을 위한, 인체 및 환경에 적합하며 기계적 안정성, 비독성을 모두 갖춘 미네랄화(Mineralization) 기반의 완전 자연순환형 분해성 복합소재 개발을 위한 선행연구

□ 연구(pilot study; small scale) 내용 및 결과
○ 세부목표별(과제별) 연구 결과 요약
- 세부목표
완전 자연순환형 생분해성 고분자 기반 인체적합 고분자 복합소재 개발
- 연구내용
● 내열성 및 분해특성이 개량된 복합 소재 개발을 위한 천연고분자 후보군 탐색 (셀룰로오즈, PHBV 등)
● 폴리락티드 기반 복합소재 개발
● 합성된 인체적합성 고분자 복합소재의 기계적 물성 측정/평가/분석
● 인체적합한 완전 자연순환형 생분해성 고분자 (폴리에스터계)의 분자량 제어 및 생분해 속도조절 메커니즘 확보
- 연구결과
● 폴리락티드 (PLA) membrane 및 삼차원 형상 소재 확보
● PLA/셀룰로오즈 복합화 소재 확보
● PLA membrane의 표면 마이크로 두께의 섬유형 모폴로지 확인
● 미네랄화가 이루어진 PLA의 열적 안정성 증가 확인
● PLA membrane과 미네랄화가 이루어진 PLA membrane의 질량 감소, 분자량 감소, 다분산 지수 증가를 통해 생분해성 확인

- 세부목표
미네랄화 기반 분해성 복합 소재의 기계적 물성 강화 기술 개발
- 연구내용
● 분해성 복합 소재의 미네랄화 기초 실험 수행
● 기상기반 미네랄화 공정의 최적화 수행 및 장비 리모델링 검토
● 미네랄화된 소재의 기계적 물성 측정/평가/분석
- 연구결과
● Ti으로 미네랄화가 이루어진 PLA membrane 제조 및 기계적 물성 측정/분석
● 향상된 기계적 물성 확인
● 분광학적 기법을 이용하여, 미세구조 및 성분 분석을 통한 미네랄화 검증
● Zn 또는 Ti로 미네랄화가 이루어진 Collagen 물질 제작, 생체적합성, 기계적 물성 향상 확인
● 미네랄화 공정 장비 최적화

- 세부목표
미네랄화된 분해성 복합소재의 안전성 평가법 구축
- 연구내용
● 미네랄화 인체적합 소재의 용출법 확립
● 용출물을 이용한 세포독성 평가법 구축 및 검증
● 미네랄화 인체적합 소재를 활용한 동물실험(IV 투여를 통한 PK profiling; 피하이식을 통한 생체 적합성 평가)
- 연구결과
● ISO 10993-12을 준수, 세포 독성 시험을 위한 미네랄화 PLA의 용출 완료 및 용출법 구축 완료
● ISO 10993-5을 준수, 세포독성시험을 통한 in vitro 독성 평가 완료
● ISO 10993-6을 준수, 미니픽을 이용한 이식시험을 통하여 PLA와 미네랄화 PLA의 in vivo 독성 평가 완료

○ 총괄 결과 요약
● PLA membrane과 3차원 구조 형상의 소재, 셀룰로오즈 복합화 확보 및 미네랄화 이후 확보된 소재의 열적안전성, 생분해성 차이 분석.
● PLA, 및 collagens의 미네랄화(Ti, Zn) 수행 및 기계적 물성 향상 확인, 분광학적 분석을 통한 미세구조 및 성분 변화 추이 확인.
● 미네랄화 PLA의 인체적합 소재로써 인체적합성 여부 판단을 위한 in vivo 및 in vitro 독성 평가 완료.

□ 결과활용
● 본 사업을 통해 미네랄화 기반 소재 관련 개념 검증을 뒷받침 할 수 있는 객관적 실험데이터가 마련되었음.
● 본 연구 결과를 바탕으로, 연구재단 및 산업부 주관의 연구개발 과제를 준비 중에 있음.
● 본 사업의 연구 결과, 관련 분야 시장 및 특허 동향 데이터, 기술 개발 로드맵을 바탕으로 국가 현안을 해결할 수 있는 미네랄화 기반의 비독성 및 인체 무해한 완전 자연순환형 소재 개발 연구를 지속적으로 수행할 예정임.
● 본 사업 연구 결과인 세포와 미니픽을 이용한 미네랄화 소재의 안전성 검증법을 활용하여 새로운 개념의 소재에 대한 생물학적 안전성을 검증할 수 있음.

(출처 : 보고서 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 제출서 ... 3
• 선행융합연구사업 최종보고서 ... 4
• 보고서 요약문 ... 5
• 목차 ... 7
• 1. 연구 개요 ... 8
• 1-1. 연구 필요성 ... 8
• 1-2. 연구 목표 및 내용 ... 13
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 15
• 2-1. 총괄 연구내용 및 결과 ... 15
• 2-2. 세부과제별 연구내용 및 결과 ... 18
• 2-3. 연구 성과 ... 50
• 3. 연구 결과의 중요성 ... 51
• 4. 향후 계획 ... 54
• 5. 융합연구 생태계 조성 ... 56
• 5-1. 융합연구 추진체계 ... 56
• 5-2. 융합연구 추진실적 ... 57
• 6. 연구비 집행실적 ... 58
• 7. 참고문헌 ... 59
• 첨부1 연구성과 ... 60
• 첨부2 NTIS(국가과학기술지식정보서비스)에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 65
• 끝페이지 ... 66