◆서울대 치대 정종평 교수
치과 의료 및 생체공학 분야에서 우리 나라가 세계 제일의 기술력을 자랑하는 분야가 곳곳에 있다.
그 중에 하나가 치과에서 인공치아의 표면처리하는 기술 분야를 손꼽을 수가 있다.
먼저 인공치아의 표면처리 기술을 논하기 전에 인공치아 즉 ‘임플란트(implant)’란 치아가 결손되었을 때 뼈에 티타늄 재질의 고정체(fixture)를 매식하고 상부구조물을 제작해 인공치아를 만들어 주는 것으로 전문가들은 미래의 치과영역에서 가장 중요한 치료방법으로 주목하고 있다.
이러한 티타늄 고정체는 뼈와 결합해 10년 이상 저작압(씹는 압력)을 견뎌야 하기 때문에 생체친화성이 반드시 필수적인 데 인공치아의 생체친화성은 표면처리의 기술을 통해서만 향상시킬 수가 있다.
그런데 우리나라는 인공치아가 뼈에 잘 고정되도록 하는 이같은 표면처리 기술에 있어서 세계 제일일 뿐만 아니라 제1세대와 제2세대를 앞서는 제3세대 기술을 보유하고 있으며 나아가서는 4세대 기술을 보유한 국가로 발돋음하기 시작했다.
우리나라는 지난 95년부터 보건복지부 선도기술연구 지원하에 인공치아 개발팀을 결성해 제2세대 표면처리 기술개발과 새로운 첨단의 제3세대 표면처리 기술개발에 착수, 성공하는 성과를 거뒀다.
국내 독자 연구 기술에 의해 황산과 질산보다 효능이 우수하고 에칭능력이 뛰어난 암모니아수 계통의 에칭용액 및 방법을 개발해 특허를 획득했으며 에칭 및 입자 분사 복합처리 방법을 개발해 보다 향상된 골 결합능력(생체친화성)을 확보하게 된 것이다. 또 지난 97년부터 ‘제3세대 표면처리 방법(열산화법)’ 연구를 시작해 산화막 처리가 골 결합력을 80% 이상 향상시킨다는 결과를 얻었으며 이러한 산화막 처리의 최적환경과 최적온도의 규명에 성공해 또 다른 표면처리 특허를 취득하기도 했다.
즉 산화막은 자연상태에서는 5㎚ 두께지만 생체적합성을 향상시키기 위해 20∼60배의 두께로 증가시킨 후 표면 경도의 감소를 최소화하는 표면처리 기술을 확보하게 된 것이다.
우리나라의 열산화법 표면처리 기술이 세계 제일의 기술이라고 평가할 수 있는 이유는 우선 순수한 산소 환경에서 행하는 공정이므로 오염 물질이 부착되지 않은 순수한 티타늄 산화물의 피막을 만들 수 있고, 열산화 온도 및 시간을 조절함으로써 산화물 피막의 두께, 결정성, 표면 형상을 조절할 수 있는 점이다.
또 열산화법에 의한 티타늄 산화물의 피복은 티타늄 모재에 티타늄 산화물을 부가적으로 피복하는 것이 아니고 티타늄 모재로부터 산소와의 직접적인 반응에 의해 형성된 것이므로 산화물의 피복 과정에서 발생하는 부작용이 없다. 게다가 고온에서 행해지므로 생성된 티타늄 산화물은 보다 치밀하고 결정성이 우수한 구조를 가지게 된다는 장점이 있다.
현재 이러한 표면처리 결과를 최대화하기 위해 과학기술부의 지원하에 제4세대 표면처리 기술을 개발하고 있다. 즉 단백질 부착분자 합성 및 조작 방법을 이용해 골형성세포를 자극하는 신물질을 개발함으로써 화학적 표면처리와 결합하는 퓨전테크놀로지(fusion technology)를 세계 최초로 개발하고 있다.
이 제4세대 기술개발이 성공하게 되면 신소재 개발의 중요한 분기점이 될 뿐만 아니라 정부 및 산학연 연구 협력체계의 결실로 전세계의 인공치아 및 생체재료 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.