[연구] 시공간적 약물 제어…안정적 뼈 재생 플랫폼 개발

항생·성장 물질 '순차적' 방출해 뼈 재생 촉진

항생·성장물질을 필요한 시기에 순차적으로 방출함으로써 뼈 재생 효과를 높이는 기술을 국내 연구팀이 개발했다.

연세대학교는 차재국 치과대학 치주과학교실 교수와 홍진기 화공생명공학과 교수 공동 연구팀이 항생물질과 성장물질을 동시에 넣은 인공 뼈를 뼈의 결손 부위에 삽입한 뒤 각 물질이 순차적으로 방출하도록 유도해 뼈의 재생을 도울 수 있다는 사실을 확인했다고 15일 밝혔다.

연구 결과는 나노과학기술 분야 국제 학술지 나노 투데이(Nano Today, IF17.4) 최신호에 게재됐다.

연구팀은 인공 단백질 젤라틴을 인공 뼈에 심는 방식을 고안했다. 인공 뼈의 바깥 부분에는 항생물질을, 내부에는 성장물질을 함유한 젤라틴을 각각 붙였다. 이식 초기에는 바깥 부분에 있는 항생물질이 자연스레 먼저 뼈 조직에 모두 녹아들고 그 뒤로 내부에 있던 성장물질이 나오게 되는 원리다.

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

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

한편 치주질환 등 만성염증이나 골다공증 등 뼈 질환을 앓는 환자는 골절을 겪으면 뼈의 재생 속도가 더뎌 회복이 어렵다. 이 경우 인공 뼈를 이식하기도 한다. 최근엔 인공 뼈 안에 항생물질과 성장물질을 넣어 자연적인 뼈 재생을 촉진한다.

이때 두 물질의 방출 순서가 뼈 재생 환경의 안정성과 속도에 영향을 미친다. 이식 초기에는 항생물질이 방출돼 수술 부위의 감염을 방지하고 이후 성장물질이 나와 뼈 재생을 본격적으로 촉진해야 한다. 하지만 두 물질의 방출 순서를 미세하고 정확하게 조절할 방법은 연구된 바 없었다.