POSTECH 차형준 교수팀, 골 재생용 주사형 하이드로젤 개발
갈조류와 홍합 접착 성분이 빛 비추면 굳으면서 뼈 재생
POSTECH 화학공학과·융합대학원 차형준 교수는 13일 "이번에 개발한 골 재생용 주사형 접착하이드로젤은 기존의 복잡한 뼈 질환 치료법을 대체할 수 있어 뼈 조직 재생 기술 개발에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
연구진은 이번에 개발한 기술이 뼈 손상 뿐만아니라 다양한 조직 재생 분야에도 응용될 수 있을 것으로 보고 있다. 또 후속 연구를 통해 하이드로젤의 생체 적합성을 더욱 높이고, 다양한 질환에 적용할 수 있도록 연구를 지속할 계획이다.
차형준 교수는 화학공학과 윤진영 박사, 우현택 통합과정생 과 함께 뼈 재생용 주사형 접착하이드로젤을 개발해 생체재료 분야 최고 국제학술지인 '바이오머티리얼즈(Biomaterials)'에 최근 발표했다.
뼈 골절이나 손상은 외상, 감염, 선천적 결함 등 여러 원인으로 발생하며, 고령화 사회에서 빈도가 점점 증가하고 있다. 이를 치료하기 위해 주로 혈청이나 생체 접착물질에 골 이식재를 결합시켜 손상된 뼈 부위를 채운다. 하지만 기존의 주사형 하이드로젤은 체내에서 형태를 유지하기 힘들고, 접착력에도 한계가 있다. 또, 기존 방식은 골 이식재를 접착물질과 함께 사용하기 때문에 '뼈 재생'과 '접착력'을 동시에 충족하기 어렵다.
연구진이 개발한 젤은 빛을 쬘 때 젤 안에서 화학 반응이 일어나면서 뼈의 주성분인 칼슘과 인이 만들어지고, 젤이 단단하게 굳어 뼈처럼 변한다.
빛에 반응하는 젤은 미역과 같은 해양 갈조류에 있는 천연 다당류인 알지네이트와 RGD 펩타이드가 포함된 홍합 접착단백질 기반의 코아서베이트와 칼슘 이온, 포스포노디올, 광반응제로 이뤄져 있다.
이 젤은 물에 잘 풀리지 않는 코아서베이트 제형 덕분에 뼈에 주입한 뒤 체내에서 형태와 위치를 잘 유지한다. 또한, 가시광선을 비추면 하이드로젤 분자들이 견고하게 연결되면서 자체적으로 뼈 이식재 역할을 하는 비정질 인산칼슘이 만들어진다. 이는 별도의 뼈 이식재나 접착제 없이도 뼈 조직과 강력하게 결합해 효과적으로 뼈가 재생된다.
연구진은 동물 실험을 통해 이 젤의 성능을 테스트했다. 그결과, 대퇴골에 주입한 잴은 빠르고 정확하게 부착됐으며, 뼈 재생에 필요한 성분을 효과적으로 전달하는 데 성공했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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