인공관절에는 왜 특정 금속과 재료만 사용하나요?

Question

인체에 삽입되는 인공관절이나 임플란트에 티타늄 같은 특정 재료만 쓰인다고 들었는데, 일반 금속을 쓰면 왜 안 되는 건지, 생체적합성이라는 게 정확히 어떤 조건을 만족해야 하는 건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

인공관절과 임플란트에는 티타늄 합금 코발트 크롬 합금 세라믹 초고분자량 폴리에틸렌처럼 생체적합성이 높은 재료가 주로 사용됩니다 일반 금속은 체액에 의해 쉽게 부식되거나 금속 이온이 용출되어 염증 알레르기 독성을 유발할 수있고 반복되는 하중에도 충분한 내구성을 유지하기 어렵습니다 생체적합성이란 인체오 장기간 접촉해도 유해한 면역반응이나 독성을 일으키지 않으면서 부식에 강하고 마모가 적으며 뼈와 안정적으로 결합할 수 있는특성을 의미합니다 이러한 조건을 만족하는 재료만 오랫동안 안전하게 기능할 수 잇어 의료용으로 사용됩니다

Answer 2

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

인공관절에 아무 금속이나 쓰지 않는 이유는 몸속이 금속에게는 생각보다 까다로운 환경이기 때문입니다.

체액에 보면 염분도 있고 단백질도 있고 온갖 것들이 다 들어 있는데, 이것이 부식이 생기기 쉽고, 부식 된 금속 이온이 나오면 염증이 생기거나 거부 반응에 대한 문제가 발생될 수 있습니다. 티타늄이라는 금속은 가볍고 표면에 안정한 산화막이 발생되 부식에도 강하고, 뼈와 비교적 잘 붙는 특징이 있기 때문에 현재 많이 사용하고 있습니다.

코발트 크롬 합금은 마모와 하중에 강한 특징이 있어 관절처럼 계속 움직이고 눌리는 부위에 많이 활용되고 있고요. 또 금속끼리만 쓰면 마찰과 마모가 커질 수 있어서 세라믹이나 고분자 재료를 조합해 관절면을 만들기도 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

몸속은 소금물이 섞인 액체가 37도로 늘 흐르는 환경이라, 여기서 녹슬지 않고 몸이 거부하지도 않는 재료만 살아남아요.

일반 철은 체액에 닿으면 부식되면서 금속 이온을 뿜어내는데, 이게 주변 조직을 망가뜨리고 염증을 일으켜요. 티타늄이 선택받는 이유는 표면에 얇고 치밀한 산화막이 저절로 생겨 스스로를 보호하기 때문이에요. 상처 딱지처럼 긁혀도 곧바로 다시 덮히니, 몸속에서 수십년을 버티죠.

무게가 가볍고 뼈와 탄성이 비슷한 점도 크구요. 너무 딱딱한 금속을 넣으면 힘을 혼자 다 받아버려서 주변 뼈가 할 일을 잃고 오히려 약해지거든요. :)