빠른 흡수·우수한 골재생, 혁신적 인공 골이식재 개발

기존 합성골이식재의 단점을 보완하면서 골재생 효과를 극대화한 새로운 인공 뼈 이식재가 개발됐다.

한림대학교 임상치의학대학원 치과인공지능로보틱스학과 박상윤, 양병은 교수 연구팀의 ‘저결정성 아파타이트(LCA)’ 관련 연구결과가 SCIE 학회지 ‘Journal of Dentistry(IF4.8, JCR ranking 7/158)’에 지난 2월 게재됐다.

기존의 합성골이식재는 흡수 속도가 느리거나 골 형성 촉진 효과가 제한적이었다. LCA는 자연골과 유사한 저결정성을 유지하도록 설계돼 빠른 흡수와 우수한 골 재생 능력을 갖춘 것으로 확인됐다.

사람뼈나 동물에서 얻어지는 골이식재는 면역 반응, 감염 위험, 공급 제한과 같은 여러 문제가 있다. 이에 반해 합성골이식재는 이러한 위험이 없이 대량 생산이 가능하고, 필요에 맞춰 기계적 강도와 흡수 속도를 조절할 수 있어 더 널리 활용될 수 있다. 이와 관련 LCA는 기존 합성골이식재의 단점을 보완해 자연골과 유사한 구조와 기능을 구현함으로써 더 나은 임상 결과를 기대할 수 있다. LCA는 높은 다공성을 지니고 있어 혈액 공급이 원활하게 이뤄지며, 세포 부착력이 우수해 초기 골 재생 과정에서 중요한 역할을 한다. 연구진은 이 기술이 치과 임플란트 뿐 아니라 정형외과 및 재생의학 분야에서도 널리 활용될 가능성이 크다고 예측했다.

연구진은 뉴질랜드 토끼 모델을 활용해 LCA의 효과를 검증했다. 실험 결과 LCA는 6주 후 골 형성율이 43.14%로 기존 합성골이식재보다 높은 수준을 보였으며, 빠른 흡수와 골 대체 과정이 활발히 이뤄졌다.

또 미세구조 분석에서는 LCA가 기존 재료보다 세포 부착과 혈류 공급에 유리한 구조를 가지고 있는 것이 확인됐다. X-선 회절 분석(XRD)과 주사전자현미경(SEM) 분석 결과, LCA는 기존의 소결 방식으로 제작된 합성골이식재보다 낮은 결정성을 유지하면서도 기공 구조가 우수해 골 조직과의 결합이 용이하다는 점이 밝혀졌다. 특히, 생체 내 실험에서 LCA는 기존의 합성골이식재보다 빠른 흡수를 보이며, 자연골로 대체되는 과정이 원활하게 진행되는 것으로 나타났다.

연구를 주도한 박상윤 교수는 “LCA가 기존 합성골이식재의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 대안이 될 것이다. 쉽게 말해 기존 재료가 오랫동안 남아 있는 돌이라면, LCA는 점진적으로 녹아 뼈로 변한다”며 “향후 다양한 임상 환경에서 LCA의 효과와 안전성을 검증할 계획”이라고 밝혔다.

한편, 현재 연구진은 동물 실험뿐만 아니라 사람을 대상으로 한 임상 연구도 진행하고 있다. 이를 통해 LCA의 실제 임상적 효과와 안전성을 평가하고, 다양한 뼈 결손 치료에 적용할 수 있는 가능성을 검토하고 있다. 향후 연구진은 장기적인 효과를 검증하고, 보다 넓은 임상 적용을 목표로 추가적인 실험을 진행할 계획이다.