약물 제어로 안정적 뼈 재생 플랫폼 개발

치과대학 차재국 교수·공과대학 홍진기 교수 연구팀

치과대학 차재국 교수(치주과학)와 공과대학 홍진기 교수(화공생명공학) 연구팀은 항생물질과 성장물질을 동시에 넣은 인공 뼈를 뼈의 결손 부위에 삽입한 뒤 각 물질을 순차적으로 방출하도록 유도해 뼈의 재생을 도울 수 있다고 밝혔다. 

치주질환과 같은 만성염증이나 골다공증 등 뼈 질환을 앓는 환자의 경우 골절이 되면 뼈의 재생 속도가 더뎌 회복이 어렵다. 이런 경우 인공 뼈를 이식하기도 한다. 최근에는 인공 뼈 안에 항생물질과 성장물질을 넣어 자연적인 뼈 재생을 촉진하는데, 이때 두 물질의 방출 순서가 뼈 재생 환경의 안정성과 속도에 영향을 미친다. 

이식 초기에는 항생물질이 방출돼 수술 부위의 감염을 방지하고, 이후에는 성장물질이 나와 뼈 재생을 본격적으로 촉진해야 한다. 그런데 지금까지 두 물질의 방출 순서를 미세하고 정확하게 조절할 방법은 연구된 바 없었다. 

차재국 교수 연구팀은 인공 단백질 젤라틴을 인공 뼈에 심는 방법을 고안했다. 인공 뼈의 바깥 부분에는 항생물질을, 내부에는 성장물질을 함유한 젤라틴을 각각 붙였다. 이식 초기에는 바깥 부분에 있는 항생물질이 자연스레 먼저 뼈 조직에 녹아들고, 이후 내부에 있던 성장물질이 배출된다. 

이런 방식을 광범위한 골 결손(이빨 등)이 있는 성견(成犬)에게 적용했을 때, 이식한 인공 뼈가 체내 생착하고 새로운 뼈를 재생해내는 정도가 기존 대비 2배 이상 향상됐다. 

차재국 교수는 “뼈 재생을 안전하게 촉진하기 위해 꼭 필요한 항생물질과 성장물질이 순차적으로 방출되는 기술의 효과를 확인했다.”며 “이번 연구 결과가 뼈 결손부가 큰 암 환자나 뼈 재생 능력이 적은 골다공증, 당뇨 환자에게 도움이 될 것으로 기대한다.”고 말했다. 

한편, 연구 결과는 나노과학기술 분야 국제학술지 ‘나노 투데이’(Nano Today, IF17.4) 최신호에 게재됐다.