노인 및 전신질환 환자 치료개선 기대
연세대학교 치과대학 치주과학교실 차재국·정의원 교수와 공과대학 화공생명공학과 홍진기 교수 연구팀이 임플란트 식립 시 합병증을 줄이면서 치조골 재생 능력을 높일 수 있는 방법을 규명했다.
이로써 치조골 재생이 적절하게 이뤄지지 않아 임플란트 식립 과정에서 어려움이 다소 해결될 것으로 보인다.
특히 ‘인공뼈에 탑재된 성장인자 방출의 프로그램화’를 통해 임플란트와 치조골 재생술의 효과를 극대화할 수 있고 심한 부종, 통증 등 합병증을 확연히 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 ‘순차적 골형성단백질 방출을 통한 치조골 재건(Programmed BMP-2 release from biphasic calcium phosphates for optimal bone regeneration)’이라는 제목으로 생체 재료 연구 및 응용 분야를 다루는 최상위 저널인 ‘BIOMATERIALS’에 게재됐다.
고령화 사회로 진입하면서 노인이나 전신질환을 가지고 있는 환자의 치과 임플란트 치료 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 환자의 경우 치조골 소실로 임플란트 식립과 함께 치조골 이식술, 상악동 거상술 등을 동반해야 하는 경우가 대부분이다.
하지만 노인이나 전신질환이 있는 경우 상처 치유 능력이 떨어져 치조골 재생이 제대로 이뤄지지 않고 이에 따라 임플란트 식립 후 마무리까지 오랜 시간이 걸린다.
이 같은 점을 극복하기 위해 2000년대에 들어 임플란트 치료에 성장인자 사용이 시도되고 있다. 그중 전임상시험에서 가장 효과적이던 제2형 골형성단백질(BMP-2)의 경우 FDA 승인 이후 임플란트 주위 치조골 재생술에 사용된다.
그러나 성공적인 전임상시험과 달리 실제 환자에서는 심한 부종과 통증, 비특이적 골형성 등과 같은 술 후 합병증이 높은 빈도로 발생하고 있다.
연구팀은 이 같은 문제를 해결하고자 ‘나노 코팅 기술’을 적용했다. 특히 성장인자가 염증 반응이 일어나는 수술 후 2~3일 동안은 방출되지 않다가 이후 오랜 기간 점진적으로 방출되도록 프로그램화하는 기술을 연구했다.
연구팀은 임상에서 사용하는 합성골 이식재 표면에 유기 실리케이스를 씌우고, 성장인자 탑재 후 내츄럴폴리머(natural polymer) 기반 다수의 적층 필름을 사용해 코팅했다.
이를 통해 의도했던 바와 같이 생체외(in vitro) 환경 모델에서 성장인자가 초기에 급격히 방출되는 것을 막고, 속력을 2배 늦춰 순차적으로 방출되도록 하는 데 성공했다.
동물 실험에서도 향상된 골 재생 효과가 증명됐다. 특히 임상에서 사용하고 있는 성장인자의 농도의 약 1%에 해당하는 0.01mg/ml을 활용해서도 골 재생 효과를 극대화 할 수 있음을 증명했다. 연구팀은 또 수직적 골 결손부 모델과 같은 아주 뼈가 만들어지기 어려운 부위에서도 효과를 확인했다.
차재국 교수는 “연구 결과는 성장인자의 초기 과다 방출을 감소시켜 뼈 형성 단계에서 염증을 유발하지 않아 임상 사용이 용이하다”며 “개발한 플랫폼은 BMP에 국한하지 않고 다양한 성장인자에 활용할 수 있다”고 연구의 의의를 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단, 산업통상자원부, 연세대 치과대학의 지원으로 수행됐다
