임플란트 식립 효과 높이는 ‘치조골 재생방법’ 찾았다
임플란트 식립 효과 높이는 ‘치조골 재생방법’ 찾았다
  • 이지은 기자
  • 승인 2021.05.06 10:03
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연세대 교수팀, 나노 코팅 기술 활용해 성장인자 점진적 방출 성공

세브란스는 연세대 치과대학 차재국·정의원 교수(치주과학교실), 공과대학 홍진기 교수(화공생명공학과)로 구성된 연구팀이 임플란트 식립 합병증을 크게 줄이면서 치조골 재생능력을 높이는 방법을 규명했다고 6일 밝혔다.

이로써 ‘인공뼈에 탑재된 성장인자 방출의 프로그램화’를 통해 임플란트와 치조골 재생술의 효과를 극대화하고 심한 부종, 통증 등 합병증을 확연히 줄일 것으로 기대된다. 특히 고령 환자, 당뇨 같은 전신질환을 가지고 있는 환자들에게 효과적일 것으로 예상된다.

(왼쪽부터)차재국, 정의원, 홍진기 교수.
(왼쪽부터)차재국, 정의원, 홍진기 교수.

한국연구재단, 산업통상자원부, 연세대 치과대학의 지원으로 수행된 이번 연구의 내용은 ‘순차적 골형성단백질 방출을 통한 치조골 재건(Programmed BMP-2 release from biphasic calcium phosphates for optimal bone regeneration)’이라는 제목으로 생체 재료의 연구 및 응용 분야를 다루는 최상위 저널인 ‘BIOMATERIALS’에 게재됐다.

치조골 소실로 임플란트 식립과 함께 치조골 이식술, 상악동 거상술을 시행해야 하는 경우가 많다. 고령의 환자, 특히 전신질환이 있으면 상처 치유 능력이 떨어져 치조골 재생이 잘 이뤄지지 않아 임플란트 식립 후 마무리까지 오랜 시간이 걸린다.

이 같은 점을 극복하려 2000년대에 들어 임플란트 치료에 성장인자가 사용되고 있다. 그중 전임상시험에서 가장 효과적이었던 제2형 골형성단백질(BMP-2)이 FDA 승인을 받아 임플란트 주위 치조골 재생술에 사용된다.

하지만 성공적인 전임상시험과 달리 실제 환자에서는 심한 부종과 통증, 비특이적 골형성 등과 같은 술후 합병증이 자주 발생하고 있다. 고농도, 고용량의 성장인자가 빠른 속도로 일시적으로 방출되는 것이 합병증의 주요 원인으로 지목돼 왔다.

두 이식재로 실험하여 골 재생량의 차이를 3차원 재현을 통해 비교한 모습.
두 이식재로 실험하여 골 재생량의 차이를 3차원 재현을 통해 비교한 모습.

연구팀은 이 같은 문제를 해결하고자 ‘나노 코팅 기술’을 적용했다. 특히 성장인자가 염증 반응이 일어나는 수술 후 2~3일간 방출되지 않다가, 이후 오랜 기간 점진적으로 방출되도록 프로그램화하는 기술을 연구했다.

임상에서 사용하는 합성골 이식재 표면에 유기 실리케이스를 씌우고, 성장인자 탑재 후 내츄럴폴리머(natural polymer) 기반 다수의 적층 필름을 사용해 코팅했다. 이를 통해 생체외(in vitro) 환경 모델에서 성장인자가 초기에 급격히 방출되는 것을 막고, 속력을 2배 늦춰 순차적으로 방출하는 데 성공했다.

동물실험에서도 향상된 골 재생 효과가 증명됐다. 임상에서 사용하는 성장인자의 농도 약 1%에 해당하는 0.01mg/ml을 활용해서도 골 재생 효과를 높일 수 있음을 증명했다. 특히 수직적 골 결손부 모델과 같은 뼈를 만들기 어려운 부위에서도 효과를 확인했다.

차재국 교수는 “연구 결과 성장인자의 초기 과다 방출을 감소시켜 뼈 형성 단계에서 염증을 유발하지 않아 임상 사용이 용이하다”며 “개발한 플랫폼은 BMP에만 국한되지 않고 다양한 성장인자에 활용될 수 있다”고 의의를 밝혔다.


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