경북대 의생명융합공학과 조윤기 교수팀이 홍합접착단백질을 이용해 잇몸뼈 재생을 앞당길 수 있는 ‘임플란트 차폐막 코팅’ 기술을 개발했다.
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 골세포 이외 세포들이 뼈의 결손 부위 접근을 차단해 다른 세포의 방해 없이 뼈를 자라게 하는 시술로, 치과 임플란트 영역에서 널리 사용되고 있다. 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 임플란트 성공이나 치료 기간 단축에는 많은 한계점이 있다.
연구팀은 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 코팅’ 기술을 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. 연구팀은 설치류의 두개골 결손 모델에서 약 2배 이상 빠른 골 조직 재생 유도를 확인했다.
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.
조윤기 교수는 “차폐막 코팅은 홍합접착단백질을 이용해 생체에 무해하고 다양한 생체활성 촉진 기능성을 부여한다. 치과 뿐만 아니라 경조직과 인체 내부의 여러 조직에 적용 가능해서 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 개발하겠다.”라며, 향후 연구 계획을 밝혔다.
이번 연구는 보건복지부에서 지원하는 보건의료기술개발 사업과 농림축산식품부에서 지원하는 고부가가치식품기술개발사업의 일환으로 수행됐다.