항생·성장물질 ‘순차적’ 방출해 뼈 재생 촉진
암·골다공증 등 뼈 재생 능력 떨어지는 환자에 효과 기대
이식한 인공 뼈의 항생·성장물질을 필요한 시기에 순차적으로 방출해 뼈 재생 효과를 높이는 기술이 개발됐다.
연세치대는 차재국(연세치대 치주과학교실) 교수와 홍진기(연세대 화공생명공학과) 교수 공동연구팀이 “항생물질과 성장물질을 동시에 넣은 인공 뼈를 뼈 결손 부위에 삽입한 뒤, 각 물질이 순차적으로 방출하도록 유도해 뼈의 재생을 도울 수 있다”는 연구 결과를 나노과학기술 분야 국제 학술지 나노 투데이(Nano Today, IF17.4) 최신호에 발표했다고 15일 밝혔다.
치주질환과 같은 만성염증이나 골다공증 등 뼈 질환을 앓는 환자는 골절을 겪으면 뼈의 재생 속도가 더뎌 회복이 어렵다. 이런 경우 인공 뼈를 이식해 회복을 돕게 된다.
최근에는 인공 뼈 안에 항생물질과 성장물질을 넣어 자연적인 뼈 재생을 촉진하는데, 이때, 두 물질의 방출 순서가 뼈 재생 환경의 안정성과 속도에 영향을 미치게 된다. 즉, 이식 초기에는 항생물질이 방출돼 수술 부위의 감염을 방지하고, 이후에는 성장물질이 나와 뼈 재생을 본격적으로 촉진해야 한다는 것. 그러나, 두 물질의 방출 순서를 미세하고 정확하게 조절할 수 있는 방법은 이제까지 연구된 바 없었다.
이에 차재국 교수 연구팀은 인공 단백질 젤라틴을 인공 뼈에 심는 방식을 개발했다. 인공 뼈의 바깥 부분에는 항생물질을, 내부에는 성장물질을 함유한 젤라틴을 각각 붙여, 이식 초기 바깥 부분에 있는 항생물질이 뼈 조직에 자연스레 녹아들게 한 뒤, 그 뒤로 내부에 있던 성장물질이 나오게 하는 원리다.
연구팀은 이러한 방식을 이빨 등 광범위한 골 결손이 있는 성견에게 적용했다. 그 결과, 이식한 인공 뼈가 체내 생착 후 새로운 뼈를 재생해내는 정도가 기존 대비 2배 이상 향상됐다는 것을 발견했다.
차재국 교수는 “뼈 재생을 안전하게 촉진하기 위해 꼭 필요한 항생물질과 성장물질이 순차적으로 방출되는 기술의 효과를 확인했다”면서 “이번 연구 결과는 뼈 결손부가 큰 암 환자나 뼈 재생 능력이 적은 골다공증, 당뇨 환자에게 도움이 될 것으로 기대한다”고 전했다.
