4D 프린팅 기술 이용한 척추 유합 골재생 치료법 개발

[이데일리 이순용 기자]차의과학대학교 분당차병원(원장 김재화) 신경외과 한인보 교수는 성균관대학교 김근형 바이오메카트로닉스학과 교수팀과 4D 프린팅 기술을 이용해 콜라겐과 하이드록시아파타이트로 혼합된 지지체를 제작하는데 성공했다. 이 지지체로 동물모델에서 척추 유합술을 실시한 결과 골재생 증진 효과를 확인했다. 이번 연구는 국제학술지인 ‘어플라이드 피직스 리뷰(Applied Physics Reviews)’ 최근호에 게재됐다.

하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)는 우리 몸 안의 치아와 뼈 안에서 발견되는 물질로, 골재생을 위해 만드는 지지체에 주로 사용되고 있다. 절단된 뼈를 대신하기 위한 필러(filler)나 인공 임플란트 쪽으로 뼈의 내성장(ingrowth)을 촉진하기 위한 코팅제로 흔히 사용된다. 콜라겐 또한 골재생을 위해 오랫동안 광범위하게 사용되고 있는 물질이다.

한인보 교수팀은 4D 프린팅 기술을 이용해 연근 모양의 작은 채널들로 구성된 콜라겐과 하이드록시아파타이트가 혼합된 지지체를 제작해 뼈가 어긋나 있는 동물모델에 척추유합술을 진행했다. 혼합 지지체를 이식한 동물모델에서 골형성이 약 4배 증가됐다. 또 기존의 골이식재는 혈관연결이 없는데 반해, 연근 모양의 채널로 구성된 지지체는 이식부위 주변 조직에서 신생혈관이 효율적으로 생성되고 골생성도 활발했다.

한인보 교수는 “향후 척추 유합수술을 받는 환자에서 불유합으로 인한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 치료전략이 확인되었다”며 “연근모양으로 작은 채널들로 구성한 콜라겐과 하이드록시아파타이트가 혼합된 지지체를 사용하는 기술은 척추뿐 아니라 다른 골재생이 필요한 분야에서도 효과적인 치료법이 될 수 있을 것이라 기대된다”고 연구 의의를 설명했다.

이번 연구로 한인보 교수는 생물학연구정보센터(BRIC, Biological Research Information Center)가 주관하는 ‘한국을 빛내는 사람들’에 선정됐다. 난치성 척추재생치료분야 권위자인 한 교수는 줄기세포 치료제의 안정성과 효능 증대에 대한 다양한 연구로 2017년부터 총 3회 한국을 빛내는 사람들에 등재됐다.

이번 연구는 2016년부터 진행하고 있는 연구중심병원 육성사업인 ‘첨단 융합형 세포치료제 개발을 위한 개방형 R&BD 비즈니스 플랫폼 구축 및 확산’ 과제 수행 연구 성과물이다.

한편 분당차병원은 2013년 국가지정 연구중심병원으로 선정되어 줄기세포 치료 기술을 이용한 난치성 질환(신경계, 안질환, 근골격계 질환)을 비롯해 암, 난임, 노화 극복에 대한 다양한 연구를 수행하며 난치·중증 치료 연구에서 국내 대표기관으로 자리 매김하고 있다.

척추유합 동물 모델에서 4D 프린팅 기술을 이용하여 제작된 연근 모양의 작은 채널들로 구성된 콜라겐과 하이드록시아파타이트가 혼합된 지지체를 이식하는 경우 혈관형성 유도와 골재생 유도가 증가하여 골형성이 증가됨 확인했다.