기계적 안정성과 생물학적 재생능력을 동시에 확보한 차세대 척추 골재생 플랫폼 가능성을 열었다는 평가다.

전흥재 가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 교수(교신저자)와 은평성모병원 신경외과 홍재택 교수(제1저자) 공동 연구팀은 골전도성과 골유도성을 모두 갖춘 새로운 골재생 복합체를 개발해 척추 골재생 효과를 입증했다고 20일 밝혔다.

뼈 재생 분야에서 생체활성 유리(Bioactive Glass, BG)는 골조직 공학의 유망 소재로 꼽혀왔다. 뼈 재생에 필수적인 이온을 방출하고 골유착을 촉진해 구조적 안정성을 높이는 장점이 있어서다. 

그러나 주로 분말 형태로 사용돼 기계적 강도가 낮고, 수술 중 취급이 까다로워 실제 척추 치료에 적용하는 데 제약이 따랐다.

연구팀은 이러한 임상적 한계를 극복하기 위해 광경화성 하이드로겔(CMCSMA)에 주목했다. 빛을 조사하면 빠르게 굳어지는 이 소재는 최소침습적으로 주입할 수 있고, 다양한 형태의 골결손 부위를 정밀하게 채울 수 있다.

여기에 골유도성을 더하고자 대표적 성장인자인 ‘골형성단백질-2(BMP-2)’를 생체활성 유리에 고정화했다. 세포 부착과 증식, 분화 등 골재생 전반을 조절하는 BMP-2와 생체활성 유리의 시너지 효과를 유도한 것이다.

이렇게 탄생한 ‘BG/BMP-2/하이드로겔’ 복합체는 빛을 받으면 결손 부위에 빈틈없이 밀착돼 경화된다. 연구팀이 실제 효과를 검증한 결과, 복합체 내 BMP-2가 지속적으로 방출되며 골형성 능력이 대폭 향상됐고 실질적인 신생골 형성이 확인됐다.

교신저자인 전흥재 교수는 “생체활성 유리와 BMP-2, 광경화성 하이드로겔을 결합한 이번 성과는 척추 뼈 재생 분야 새로운 치료 패러다임을 제시했다”고 밝혔다.

제1저자인 홍재택 교수 역시 “향후 임상 적용을 통해 척추수술 치료 성과를 크게 향상시킬 것”이라며 “특히 최소침습적 척추수술에서 환자 회복과 예후를 개선하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보인다”고 전망했다.

한편, 산업통상자원부 바이오산업기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 세계적 학술지 ‘Biomaterials Research’에 게재돼 국제적인 연구 경쟁력을 인정받았다.