과학자들은 임플란트 후 감염을 방지하기 위해 티타늄 스파이크를 만들었습니다.

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RMIT 대학(호주)의 르 황 푹 박사(30세)와 그의 동료들은 약물을 사용하지 않고도 환자를 박테리아와 곰팡이로부터 보호하기 위해 티타늄 임플란트에 새겨진 미세한 스파이크 모델을 만들었습니다.

2020년부터 과학자들은 나노구조 소재에서 다양한 유해 균류 간의 표면 상호작용에 대한 연구를 진행해 왔습니다. 새로운 연구에 따르면, 매미와 잠자리 등 곤충 날개의 항균 스파이크에서 영감을 받은 미세 구조를 가진 거친 표면이 균류를 포함한 약물 내성 슈퍼버그를 효과적으로 퇴치하는 것으로 나타났습니다. 이 연구는 9월 초 Advanced Materials Interfaces 저널에 게재되었습니다. 또한, 연구팀은 약물 없이도 환자를 박테리아와 균류로부터 보호하는 티타늄 마이크로 스파이크를 설계하는 데에도 착수했습니다.

다기능 기계적 항균 소재 연구 그룹(왼쪽부터), 덴버 링클레이터, 르 황 푹, 엘레나 이바노바, 아르투로 아부르토-메디나, 카롤리네 드 소자. 사진: RMIT 대학교 — 다기능 기계적 항균 소재 연구 그룹(왼쪽부터), 덴버 링클레이터, 르 황 푹, 엘레나 이바노바, 아르투로 아부르토-메디나, 카롤리네 드 소자. 사진: *RMIT 대학교*

이 팀의 접근 방식은 접촉하는 미생물을 제거하는 데 중점을 두어 화학적 개입을 최소화합니다. 푹 박사와 팀원 덴버 링클레이터 박사는 여러 개의 미세한 티타늄 실린더 표면을 실험했습니다.

박테리아 세포와 같은 높이의 특수 설계된 스파이크를 티타늄 임플란트 표면에 적용하여 병원 내 의료 기기 감염의 10분의 1을 유발하는 치명적인 곰팡이인 다제내성 칸디다를 죽이는 효과를 테스트했습니다.

결과적으로, 작은 티타늄 스파이크는 접촉하는 순간 유해 세포의 약 절반을 파괴할 수 있습니다. 남은 곰팡이 세포는 손상으로 인해 더 이상 생존할 수 없으며, 번식하거나 감염을 일으킬 수 없습니다.

광택이 나는 티타늄 표면 위의 손상되지 않은 칸디다 세포(왼쪽)와 미세하게 뾰족한 티타늄 표면 위의 파열된 칸디다 세포(오른쪽). — 광택이 나는 티타늄 표면 위의 온전한 칸디다 세포(왼쪽)와 미세 스파이크가 박힌 티타늄 표면 위의 손상된 칸디다 세포(오른쪽). 사진: *연구팀*

덴버 링클레이터 박사에 따르면, 단백질 대사 분석 결과 손상된 칸디다 알비칸스 세포는 최대 7일 동안 광범위한 대사 억제를 받아 번식이 불가능하고 결국 사멸하는 것으로 나타났습니다. 남은 세포들은 더 이상 생존할 수 없어 기능을 멈추게 됩니다(세포자멸사 또는 프로그램된 세포사).

"이 발견은 공학적으로 개발된 항진균 표면이 위험한 다제내성 효모로 인한 바이오필름 형성을 어떻게 막을 수 있는지 보여줍니다." 곤충 날개에 있는 박테리아를 죽이는 능력을 최초로 연구한 사람 중 한 명인 엘레나 이바노바 교수의 말이다.

푹 박사는 티타늄 마이크로 스파이크가 현재 타당성 시험 단계에 있다고 밝혔습니다. 연구팀은 또한 다양한 미생물 균주에 대한 이 모델의 항진균 특성을 시험하여 최적의 항균 및 항박테리아 효과를 위해 마이크로 스파이크 크기를 최적화할 계획입니다.

누 퀸

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