국내 연구진이 뼈 재생을 위한 생체재료 분야에서 혁신적인 연구 성과를 거두며 골질환 치료의 새로운 가능성을 제시했다.

홍재택 가톨릭대학교 은평성모병원 신경외과 교수와 전흥재 가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 전흥재 교수 연구팀은 최근 골 조직 재생을 획기적으로 촉진할 수 있는 새로운 기술 플랫폼을 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

생체활성 유리 표면 기능을 극대화해 세포 친화적 환경을 조성하고 이를 통해 얻은 성과로 이번 연구 핵심은 생체활성 유리(Bioglass) 표면에 인산기를 도입할 수 있는 고분자 물질인 PMB를 코팅한 것이다.

기존 사용되던 13-93 바이오글래스는 체액과 접촉 시 수산화탄산아파타이트(HCA) 층을 형성하며 자연 골 조직과 유사한 구조를 만들어내는 장점이 있었으나, 분해 속도가 상대적으로 느려 실제 뼈 조직으로 전환되는 과정이 제한적이라는 기술적 한계가 존재했다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 음전하를 띠는 인산기를 표면에 도입하는 전략을 채택했다.

PMB 코팅을 통해 표면에 도입된 인산기는 칼슘 이온의 흡착을 강력하게 유도하며, 결과적으로 HCA 층의 형성 및 결정화 속도를 가속화하는 역할을 한다.

이 과정을 통해 형성된 HCA 층은 세포외기질 단백질인 파이브로넥틴의 흡착을 돕고, 이는 다시 세포의 부착과 증식을 활발하게 만드는 선순환 구조를 형성한다.

실험 결과, PMB가 코팅된 바이오글래스 플랫폼에서는 HCA 형성이 기존 대비 비약적으로 빠르게 진행되었으며, MG-63 세포의 부착과 증식 능력이 크게 향상된 것으로 나타났다.

특히 세포 부착 매개 인자인 FAK 및 Integrin 발현이 증가하고, 증식 관련 신호전달체계가 활성화되면서 세포 생존율과 증식률이 유의미하게 높아지는 성과를 확인했다.

홍재택 교수는 “이번 성과에 대해 생체활성 유리 표면을 개질해 세포 친화성을 극대화하고 골 조직 재생을 앞당길 수 있는 새로운 전략을 마련했다는 점에서 의미가 깊다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구결과는 학술적 가치를 인정받아 국제학술지인 ‘Tissue Engineering and Regenerative Medicine’에 게재됐다.