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Innovative Synthetic Bone Graft
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신소재 플랫폼 개발

FDA 승인 BCP 기술 기반 BCP 이중구조 합성골
신소재 기술 플랫폼

자가유도 수열합성 공정을 통한
고기능성 생체재료 개발 및 골 재생 솔루션

비표면적 274% 향상
Shell/Core 이중구조
친환경 수열합성
FDA BCP 대비 차별성
Executive Summary

BCP 이중구조 합성골 신소재 기술 핵심 성과 요약

  • 이중구조 &
    표면적 향상

    비표면적 274% 증가 BET 0.1381 → 0.5164 m²/g
    (반응 70h 기준)

    Shell/Core 구조 구현 표면: 초장 HA 나노와이어 (130-200μm)
    내부: β-TCP 마이크로 기공 (5-20μm)

    세포 부착력 극대화 독창적인 Nanowire-on-Microcrystal
    구조

  • 친환경 자가유도
    수열합성 공정

    화학물질 무첨가 β-TCP + 초순수(DI Water)만 사용

    단순화된 공정 150°C, 20-70시간 수열합성으로
    HA 나노와이어 자가 성장

    형상 유지형 대량생산 압축성형 후 형상 변화 없이
    BCP로 전환 가능 (수율 개선)

  • 기술 성과 및
    지식재산권

    특허 등록 완료 KR 10-2021-0139024
    (이중구조 BCP 다공체 및 제조법)

    SCI 논문 게재 Ceramics International 50 (2024)
    초장 HA 나노와이어 성장 메커니즘 규명

    골 재생 효능 검증 Rat Calvarial Defect 모델에서
    우수한 골 전도성 및 신생골 형성 확인

연구개발 배경 : 기존 BCP의 한계

순수 소재의 단점 극복 및 골유도성(Osteoinduction) 향상 필요성

소재별 체내 용해성 및 골형성 지지 능력 비교

  • 순수 HA
    (Hydroxyapatite)의 한계

    생체 내 용해율이 매우 낮아 수년 후에도 잔존물로 남음. 신생골 형성을 위한 공간 확보가 어렵고 이물질로 작용할 가능성 존재

  • 순수 β-TCP
    (Tricalcium Phosphate)의 한계

    체내 흡수 속도가 너무 빨라 골 형성이 완료되기 전에 지지체(Scaffold)가 소실됨.
    구조적 안정성 유지에 취약.

  • 일반 BCP
    (단순 혼합형)의 한계

    단순 다공성 구조로는 비표면적이 낮아 세포 부착 및 증식 효율이 제한적.
    골유도성(Osteoinduction) 기능 발현에 한계.

바이오리진의 해결책 : 이중구조(Dual-Structure)

마이크로 기공과 표면 나노와이어를 결합하여 비표면적 극대화 + 최적의 분해속도 제어 실현

핵심 기술 : 이중구조 다공체

마이크로 기공과 초장 나노와이어의 계층적 융합 구조

기술적 우위

기존 수열합성은 전구체/pH조절제 사용으로 세척이 복잡하나, 본 기술은 자가유도(Self-Induced) 방식으로 공정 단순화 및 고순도 달성

구조적 제원 (Specification)
Micro Pore Size
5 ~ 20 μm
Nanowire Length
130 ~ 200 μm (Ultralong)
Nanowire Diameter
~ 0.55 μm
Aspect Ratio
~ 270 (고종횡비)
성능 향상 효과
비표면적 극대화

단순 다공체 대비 접촉 면적 대폭 증가로 세포 흡착 사이트 제공 및 단백질 흡착 효율 증대

  • 기존 BCP

    Low Surface Area

  • 바이오리진

    High Surface Area (+274%)

성장 메커니즘

표면 에너지가 가장 높은 [001] 방향(c-axis)으로 HA 결정이 우선
성장하여 고종횡비의 와이어 구조 형성

구조적 특성 분석: XRDㆍSEMㆍTEM

HA와 β-TCP의 공존 확인 및 나노와이어 성장 메커니즘 규명

XRD 결정 구조 분석
검출 상 (Phase)
HA + β-TCP (이중상 확인)
HA Peaks
(211), (112), (300), (202)
β-TCP Domain Size
~ 305 nm
HA Domain Size
~ 220 nm
미세구조 변화 (Morphology)
초기
Nanoprism (육각기둥) 형상 우세
후기
Ultralong Nanowire로 전이 (Self-assembly)
성장 메커니즘 (TEM)

단결정성(Single Crystal) HA 확인

[001] c-axis 방향 우선 성장 (Surface Energy Minimize)

물성 분석 결과

BET 비표면적 증가 및 화학적 조성/환경 변화 분석

골 재생 효능 평가

Rat Calvarial Defect 모델 및 In-vitro 세포 분화능 검증

In-vivo 동물실험 결과
신생골 부피율 (BV/TV)
18 ~ 23 %
골밀도 (BMD)
106 ~ 122 mg/cc
염증 반응
관찰되지 않음 (None)
세포 반응성 분석
초기 부착 (Adhesion)

나노와이어의 뾰족한(Spiny) 구조로 인해 초기 부착은 다소 지연될 수 있으나, 분화 단계에서 역전

분화 가속화 (Differentiation)

2주차 ALP 활성도에서 BCP가 β-TCP 대비 유의미한 증가세를 보이며
뛰어난 골유도성 입증

지식재산권 및 학술 성과

독보적 원천기술 확보 및 국제 학술지 게재를 통한 기술 검증

  • Patent(Domestic) 대한민국 특허 등록
    등록번호
    10-2021-0139024
    발명의 명칭
    이중구조를 갖는 이상 인산칼슘 다공체와 이의 제조방법
    출원인
    (주)바이오리진
    권리 범위

    β-TCP와 수산화아파타이트로 구성된 이상 인산칼슘(BCP) 다공체 및 표면 미세 와이어 형성 기술

    Registered (등록결정)

  • SCI Journal 국제 학술지 게재
    저널명
    Ceramics International
    Volume
    Vol. 50 (2024)
    55609–55616
    저자
    Eun Ji Jeong,
    Ju Hyun Kim et al
    논문 제목

    Synthesis and characterization of hydroxyapatite nanowires on tricalcium phosphate bone discs...

    Published (2024)

  • Research Output 핵심 연구 성과
    메커니즘
    자가유도 수열합성 원리 규명
    성장제어
    초장(Ultralong) HA 나노와이어 성장 제어 기술 확립
    효능검증
    골 재생 효능 및 안전성 입증
    학술적 의의

    별도 화학물질 없이 β-TCP와 물만으로 고기능성 BCP를 합성하는 친환경 원천기술 확보

    Verified Technology

결론 및 기대효과

핵심 성과 요약 및 바이오메디컬 소재 플랫폼으로서의 가치

이중구조 BCP 기술은 기존 합성골의 한계를 극복하고, 골유도성(Osteoinductivity)과
생체안전성(Biosafety)을 동시에 확보한 차세대 조직재생 플랫폼 기술입니다.

  • 골 재생 효능 극대화

    이중구조(마이크로 기공 + 나노와이어)를 통해 비표면적을 획기적으로 넓혀, 세포 부착 및 증식에 최적화된 미세환경을 제공합니다.

    비표면적 274% 향상

    우수한 골유도능 검증

  • 친환경 제조 혁신

    화학물질 없이 물과 열만을 이용한 자가유도 수열합성 공정으로, 잔류 독성 문제를 원천 차단하고 제조 원가를 절감합니다.

    Chemical-Free Process

    형상 유지형 대량생산

  • 사업화 및 확장성

    확보된 특허와 SCI급 연구 성과를 바탕으로 글로벌 시장 진출 및 다양한 의료기기(치과/정형외과)로의 플랫폼 확장이 가능합니다.

    원천기술 IP 확보 완료

    표준화된 제품군 확대