▲ 산화아연 나노입자 함유 생체모방 지지체의 골다공증성 쥐 두개골 결손 모델 이식 모식도

한국연구재단(이사장 이광복)은 한동근 교수(차의과학대학교) 연구팀이 다공성 골조직 재생을 유도하기 위한 산화아연 나노입자를 도입한 생체모방 지지체를 개발했다고 밝혔다.

손상된 골조직이 재생되려면 일정기간 동안 구조를 유지하며 세포의 성장과 분화를 돕는 지지체가 필요하다.
 그러나 기존의 생분해성 고분자 지지체는 이식 후 염증 반응을 유발해 이를 억제할 수 있는 기술 개발이 절실했다.
  또한, 조직 재생의 최적화를 위한 지지체의 생체활성을 높이고, 세포적합성과 기능을 개선하기 위한 전략 마련이 시급한 상황이다.

 연구팀은 기존에 개발된 생체모방 지지체에 추가적으로 혈관 및 골 분화를 돕는 산화아연 나노입자를 도입하여 손상된 골조직의 조직 재생능을 향상시키는 전략을 세웠다.
 

지지체는 혈관형성에 중요한 역할을 하는 산화질소의 방출을 유도하기 위해 산화아연 나노입자를 사용했고, 나노입자의 표면에 1차 골다공증 치료제인 알렌드로네이트과 골형성 단백질 BMP2*를 결합시켜 골다공증성 골 재생능을 극대화했다.
  
  

▲ 골재생 및 혈관재생능이 우수한 산화아연 나노입자를 함유한 생분해성 생체모방 지지체 제조 모식도

또한, 송아지 골에서 추출한 무기 성분의 세포외기질과 탈회과정을 통해 추출한 유기 성분의 세포외기질을 일정 비율로 혼합하여 실체 골조직 환경과 지지체가 유사하게 만들었으며, 수산화마그네슘*을 첨가해 고분자 분해산물에 의한 부작용을 최소화했다.
   

연구팀은 골다공증을 유도한 쥐의 두개골에 4 mm의 결손을 발생시킨 후, 개발한 생체모방 지지체를 이식했다.
  

실험 8주 후 새롭게 형성된 골 조직의 부피가 기존 지지체 대비 7배 이상 증가한 것으로 나타났다. 골다공증성 인자의 발현과 혈관형성은 역시 정상 쥐와 유사한 수준으로 회복되었다.

한동근 교수는 “개발된 지지체는 가혹한 골다공증성 환경을 극복하여 골 재생을 촉진할 수 있음을 증명한 것으로, 이를 통해 초고령화 사회의 대표 질환인 골다공증 환자의 골 결손 치료에 활용이 가능할 것으로 보인다”고 밝혔다.