혈액 내에서 뼈 안정적으로 고정하는 뼈 접합제 개발

• 강한접착력, 내수성, 안정성 높여 골 재생 도와

고대안암병원 전상호 교수가 포스텍 차형준 교수와 함께 혈액 내에서도 뼈를 안정적으로 고정하는 뼈 접합제를 개발했다.

국내 연구진은 기존에 개발된 강력한 홍합의 접착단백질과 바다 갯지렁이가 단백질과 바닷물만으로 견고한 모래집을 만드는 원리를 결합하여, 기존의 홍합 접착단백질을 내수성 뼈 접합제로 탄생시켰다.

홍합이 분비하는 천연 접착 단백질은 현재 알려진 어떠한 화학합성 접착제보다도 강력한 접착력을 가지고 있다. 이러한 원리를 활용해 연구진이 개발한 뼈 접합제는 실험 결과 혈액 내에서 내수성과 지속력, 기계적 물성 및 접착 강도 등에서 기존 뼈 접합제보다 월등한 효능을 나타냈다.

개발한 뼈 접합제와 식염수, 기존 뼈 접합제로 사용되고 있는 카복시메틸셀룰로스 등으로 뼈 입자를 응집하여 혈액에 노출시킨 후 혈액에 대한 내수성과 접착의 지속력을 확인하기 위한 실험을 진행했다.

그 결과, 식염수와 홍합 접착단백질만 사용한 경우 쉽게 뼈입자가 와해되는 것을 볼 수 있었고, 카복시메틸셀룰로스를 사용한 경우 초기 결합력은 우수했으나, 일정시간 이후에는 서서히 와해되는 모습을 볼 수 있었다.

이러한 대조군과는 달리 개발 접합제는 초기의 응집된 형태를 그대로 유지하며 혈액에 대한 높은 내수성을 보였다. 또한 결합된 상태가 일주일 이상 유지되면서 지속성 또한 우수하게 나타났다.

또한 개발 접합제는 기본의 접합제보다 1.5~3.6배 높은 뼈 재생능력을 나타냈다. 쥐뼈가 손실된 부위에 뼈입자를 이식하여 재생능력을 실험한 결과, 뼈 입자들 모두 안정적으로 이식해 뼈 입자 주변에서도 골 형성이 유도되었고, 빠르게 본래의 형태로 재생시켰다.

개발된 접합제를 구성하고 있는 홍합 접착단백질과 히알루론산이 뼈 입자 사이에서 외부 충격에 대한 완충작용을 하면서 대조군에 비해 최대 압축강도, 압축계수, 압축인성 모두에서 3~5.5배 가량 높은 기계적 물성을 보였다.

치과 전상호 교수는 "개발된 뼈 접합제는 뼈 이식재의 접합뿐만 아니라, 분쇄 골절과 같이 뼈 조각이 파편화되어 고정수술이 어려운 경우에도 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

또한, 개발된 접착제는 내수성과 접착력이 높기 때문에 다량의 출혈이 발생하는 부위나 강한 하중을 견뎌야 하는 머리뼈, 턱뼈 등의 부위에도 사용할 수 있을 것으로 보인다.

한편, 이번 연구 결과는 의료용 바이오소재 분야의 권위 있는 학술지인 'Advanced Healthcare Materials'에 온라인 게재됐다.