경북대 융합학부․대학원 의생명융합공학과 조윤기 교수팀이 홍합접착단백질을 이용해 잇몸뼈 재생을 앞당길 수 있는 임플란트 차폐막 코팅을 개발했다.

포스텍 화학공학과 차형준 교수팀, 고려대 안암병원 구강악안면외과 전상호 교수팀과 공동연구한 이번 성과는 생물공학․재생의료 분야 최고 권위 학술지인 ‘바이오엔지니어링 앤 트랜스레이셔널 메디슨(Bioengineering & Translational Medicine)’에 최근 게재됐다.

임플란트 치료에서 중요한 것 중 하나는 잇몸뼈(치조골) 상태다. 뼈가 튼튼하지 않거나, 양이 부족한 경우에는 골 이식이 필요하다. 상태가 매우 안 좋은 경우에는 골 이식을 하더라도 임플란트 식립이 어려울 수 있다.

골 유도 재생술은 뼈가 자라는 공간을 확보하고 동시에 피부세포와 같은 골 세포 이외 세포들이 뼈의 결손 부위 접근을 차단해 다른 세포의 방해 없이 뼈를 자라게 하는 시술로, 치과 임플란트 영역에서 널리 사용되어 왔다. 그러나 골 결손부의 형태에 따라 차폐막(잇몸뼈의 양을 늘리기 위해 사용하는 막)을 통한 세포 차단만으로 골 재생 속도를 획기적으로 높일 수 없기 때문에 골양․골질이 부족한 환자의 확실한 임플란트 성공이나 치료기간 단축을 보장하기에는 아직 많은 한계점이 있다.

공동연구팀은 세포를 끌어당길 수 있는 RGD(아르기닌․글리신․아스파르트산의 아미노산 서열) 서열이 연결된 기능성 홍합접착단백질을 기반으로, 비흡수성 차폐막에서 연조직 세포는 차단하는 동시에 줄기세포를 포함한 뼈 전구세포를 끌어당기고 이후 골 형성 단백질(BMP-2)를 지속성 있게 방출할 수 있는 임플란트용 차폐막 코팅을 개발했다.

개발한 차폐막 코팅은 티타늄 메쉬(mesh) 계열의 차폐막에 적용할 경우 피부세포가 통과하지 못하는 선택적인 세포 차단능을 나타내고 차폐막 내부는 뼈 줄기세포의 높은 성장률과 BMP-2의 방출을 기반으로 단시간 내에 높은 골 분화를 이끌어냈다. 공동연구팀은 설치류의 두개골 결손 모델에서 약 2배 이상 빠른 골 조직 재생 유도를 확인했다.

조윤기 교수는 “연구팀이 개발한 차폐막 코팅은 홍합접착단백질을 이용해 생체에 무해하고 다양한 생체활성 촉진 기능성을 부여한다. 이에 치과 뿐만 아니라 경조직과 인체 내부의 여러 조직에 적용이 가능해 주변 줄기세포 및 전구세포의 거동을 조절하기 위한 소재로 활용이 가능하다. 이번 연구를 바탕으로 조직공학, 재생의료 분야에서 장기 맞춤식으로 줄기세포 거동을 조절할 수 있는 다양한 단백질 기반 바이오소재를 개발하고 있다.”라며, 앞으로의 청사진을 밝혔다.

한편, 이번 연구는 보건복지부에서 지원하는 보건의료기술개발 사업 및 농림축산식품부에서 지원하는 고부가가치식품기술개발사업의 일환으로 수행됐다.

@천주영기자