달걀 껍질: 뼈 및 연골 임플란트의 미래

주로 탄산칼슘으로 구성된 달걀 껍질은 사료 보충제 및 정원 해충 방제와 같은 다양한 분야에서 오랫동안 사용되어 왔다. 이제 획기적인 연구를 통해 손상되거나 병든 뼈와 연골을 대체할 수 있는 임플란트용 조직을 배양하는 혁신적인 응용 분야가 밝혀지고 있다. 이 선구적인 접근 방식은 의학 분야에 혁명을 일으킬 수 있다.

매사추세츠 로웰 대학(University of Massachusetts Lowell) 화학공학과의 굴덴 캄치-우날(Gulden Camci-Unal) 교수가 이끄는 이 연구는 달걀 껍질을 재활용하는 새로운 방법을 탐구하고 있다. 다른 산업에서 널리 사용됨에도 불구하고 의학 분야에서의 잠재력은 지금까지 대부분 활용되지 않았다. 2016년부터 Camci-Unal과 그녀의 팀은 잘게 부순 달걀 껍질을 사용하여 뼈 세포가 성장하고 증식할 수 있는 골격으로 알려진 작은 3D 구조를 만드는 데 전념해 왔다.

최근 연구진은 이 방법을 한 단계 더 발전시켜 이러한 달걀 껍질 기반 지지체를 생체 적합성 및 생분해성 합성 고분자로 강화했다. 첨단 3D 프린팅 기술을 사용하여 손상된 조직을 복구하고 재생하기 위해 특별히 맞춤화된 임플란트용 구조를 정밀하게 제작할 수 있다. 이 기술을 사용하면 개별 의료 요구 사항에 맞는 환자 맞춤형 임플란트를 만들 수 있다.

이 방법의 주요 이점은 전 세계적으로 대량의 폐기물로 버려지는 달걀 껍질의 지속 가능한 사용이다. 달걀 껍질에는 인간의 뼈에서 발견되는 것과 유사한 미네랄이 포함되어 있다는 점을 감안할 때 생물 의학 응용 분야에 유망한 기회를 제공한다.

연구팀은 폴리카프로락톤(polycaprolactone)이라는 열가소성 폴리머를 달걀 껍질 미립자와 결합하여 복합 펠릿을 만든다. 그런 다음 이 펠릿을 녹여 3D 프린터에서 "잉크"로 사용하여 스캐폴드 구조를 층별로 구성한다. 그 결과 스캐폴드는 향상된 기계적 강도와 하중 지지 능력을 나타내어 정형외과용 응용 분야에 특히 적합하다.

이 팀은 이제 연구를 확장하고, 새로운 파트너십을 유치하고, 이 유망한 기술을 임상 실습으로 발전시키기 위해 외부 자금을 확보하는 것을 목표로 하고 있다. 학술지 ACS Applied Materials & Interfaces에 발표된 이 연구의 결과는 향후 뼈 재생 및 기타 의료 응용 분야에 상당한 영향을 미칠 수 있다.