인공 관절의 기계적 물성 관련 공동 연구를 통해 인공 관절 환자에게 도움 될 새로운 가이드라인이 제시됐다. 이규조 수원나누리병원 진료부장과 최준명 한양대 ERICA 공학대학 교수팀은 무릎 인공 관절 수술 등에서 폭 넓게 활용하는 ‘본 시멘트(MMA-PMMA 중합체)’의 기계적 특성을 원자 레벨의 시뮬레이션으로 예측한 방법에 관한 내용을 29일 발표했다.

‘본 시멘트’는 뼈와 인공 관절 사이의 여유 공간을 메우고 탄성 범위에 중요한 역할을 한다. 비탈길을 오를 때 대략 몸무게의 5-7배의 하중이 가해지는데 이러한 보행 환경에 따라 달라지는 하중을 흡수해 인공 이식물을 제자리에 오랜 기간 유지시키기 위해서는 본 시멘트가 반드시 필요하다.

이번 연구는 폴리메타크릴산메칠 기반 골시멘트와 하이드록시에퍼타이트 나노스케일간 계면 상호 작용 계산 연구를 주제로 진행됐다. 연구팀은 가교반응 수준에 따라 소재 자체 물성 변화와 실제 환자의 뼈에 접합된 조건에서 외부 힘에 대한 하중 전달 특성을 엄밀하게 계산해 연구결과를 도출해 냈다.

최준명 교수는 “연구실에서 보유한 원자 레벨 해석기술을 더욱 새롭고 실용적인 분야에 적용해보고 싶었는데 이번 연구결과가 첫 출발점이 된 것 같아 자부심을 느낀다”고 말했다.

이규조 진료부장은 “연구를 통해 의료소재의 물성 변화를 실험 없이 시뮬레이션만으로 정확하고 효율적으로 예측해 실험에서 측정과 분석 등으로 확보하기 어려운 다양한 조건에서의 데이터베이스를 확보할 수 있었다”며 “이번 연구결과는 앞으로 인공 관절 치료를 앞 둔 환자들에게 좋은 가이드라인으로 적용될 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 SCI급 국제학술지 2021년 3월호에 게재됐다.