I-bio 겸임 차형준 교수

​차형준 포스텍(포항공대) 화학공학과 교수 공동연구팀이 개발한 '홍합단백질 기반 임플란트용 차폐막 코팅' 모식도. /포스텍

임플란트 치료 시 홍합의 접착단백질을 이용해 뼈 재생 속도를 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 이 기술은 치조골의 골량과 골질이 부족해 임플란트 치료를 받을 수 없었던 환자에게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

포스텍(포항공대)은 차형준 화학공학과 교수와 조윤기 경북대 융합학부 교수, 전상호 고려대 안암병원 구강악안면외과 교수 공동연구팀이 골 재생 속도를 높이는 임플란트용 차폐막 코팅을 개발했다고 5일 밝혔다.

임플란트 치료에서 중요한 조건 중 하나는 임플란트 주변 치주조직의 상태다. 임플란트 치료가 최종적으로 성공하려면 치조골(이가 안정적으로 박혀 있도록 만드는 구멍이 뚫린 뼈)이 건강해야 한다. 치조골이 부족하거나 건강하지 못한 상태라면, 임플란트 치료 전에 충분한 양의 치조골을 만들어야 한다.

골 유도 재생술은 충분한 치조골을 확보하기 위해 임플란트 수술에서 널리 사용되는 방법이다. 골 유도 재생술은 뼈가 자랄 수 있는 공간을 확보하고, 차폐막을 이용해 골세포 이외에 세포들이 뼈 결손 부위에 접근하는 것을 차단한다. 하지만 세포를 차단하는 것만으로는 골 재생 속도를 높일 수 없어 골량과 골질이 현저히 떨어지는 환자에게 적용하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 골 재생 속도를 높이기 위해 홍합이 가진 접착단백질을 사용했다. 홍합은 물속에서도 바위에 달라붙을 수 있는 정도의 접착력을 지니는데, 임플란트용 차폐막 코팅에 사용해 줄기세포를 포함한 뼈 전구세포를 끌어당기도록 했다. 또 홍합접착단백질 기반 RGD 서열(인체에서 유래한 알기닌, 글라이신, 아스팔틴산의 아미노산 서열) 생체소재에 골 형성 단백질(BMP-2)을 탑재해 뼈 재생을 돕도록 만들었다.

연구팀은 홍합접착단백질을 그물망(Mesh) 형태의 티타늄 차폐막에 코팅해 뼈 성장을 방해하는 섬유아세포는 통과되지 못하게 했다. 홍합접착단백질 기반 골 유도 재생용 코팅은 차폐막 내부에서 뼈 줄기세포 성장과 BMP-2 방출을 도와 기존 모델보다 골 재생 속도가 약 2배 이상 빠른 것으로 나타났다.

차형준 교수는 “이번 연구는 임플란트, 골 재생과 관련된 오랜 협력 연구로 개발된 사례”라며 “치조골의 상태와 관계없이 임플란트 치료의 성공률을 높일 수 있는 가능성을 열었다”고 밝혔다.

이번 연구는 보건복지부의 치의학 의료기술연구개발사업과 농림축산식품부의 고부가가치 식품기술개발사업, 한국연구재단의 두뇌한국(BK)21 Four 사업의 지원을 받았다. 연구 성과는 생물공학·재생의료 분야 국제학술지 ‘바이오엔지니어링 앤 중개의학(Bioengineering and Translational Medicine)’ 온라인판에 올해 1월 18일 게재됐다.

[참고 자료]

Bioengineering and Translational Medicine, DOI: https://doi.org/10.1002/btm2.10493