중앙대, 고성능 하이드로겔 기반 인공 인대 개발

배진혜 교수팀, 미 캘리포니아대 연구팀과 공동 성과
“고강도 하이드로겔 구현…로봇·의료기기 등에 적용”

[이데일리 신하영 기자] 중앙대 연구팀이 고성능 하이드로겔 기반의 인공 인대를 개발했다.

왼쪽부터 지동환 박사, 배진혜 교수(사진=중앙대 제공)

중앙대는 배진혜 화학공학과 교수팀이 미국 캘리포나아대 연구팀과의 공동 연구에서 이러한 성과를 거뒀다고 7일 밝혔다.

사람 인체 내 인대는 수분 함량이 높은 콜라겐 섬유 다발로 이루어져 있다. 내부에는 미네랄·콜라겐 복합체가 존재해 다른 조직에 비해 매우 높은 강도를 나타낸다.

연구팀은 이러한 구조에 착안해 수분 함량이 높은 섬유 형태의 하이드로겔을 합성했다. 이어 이를 다발 구조로 집합시키고 각 하이드로겔 내부에 무기입자·고분자 복합체 형성을 유도했다.

그 결과 새로 개발된 하이드로겔은 기존 기술로는 구현하기 어려웠던 매우 높은 강도·강성·인성을 동시에 확보했다. 특히 내부 구조가 외부에서 가해지는 힘을 고르게 분산시켜 강도와 강성이 크게 향상되는 동시에 신축성까지 높이는 기계적 특성을 확인했다.

이번 연구는 중앙대 지동환 박사, 배진혜 교수와 미국 캘리포나아대 샌디에이고 연구팀이 공동으로 수행했다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(Nature Communications)에 게재됐다.

배진혜 교수는 “이번에 개발한 하이드로겔의 전구체는 압출성이 우수해 섬유 제작뿐만 아니라 3D 프린팅 재료로도 사용할 수 있으며 섬유 형태의 하이드로겔에 그치지 않고 다양한 형태로 제작이 가능하다”며 “특이 이는 고강도·고강성·고인성 하이드로겔을 구현하는 원천 소재 기술로서 소프트 로봇이나 의료기기 등의 분야에서 활용될 수 있다”고 말했다.