가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 (왼쪽)전흥재 교수, 은평성모병원 신경외과 홍재택 교수

가톨릭대학교 의과대학 연구팀이 척추 골결손 치료의 한계를 극복할 수 있는 새로운 골재생 복합체를 개발하며 차세대 척추 재생치료의 가능성을 제시했다.

가톨릭대학교 의과대학 의생명과학교실 전흥재 교수(교신저자)와 은평성모병원 신경외과 홍재택 교수(제1저자) 공동 연구팀은 생체활성 유리(Bioactive Glass, BG)와 골형성단백질-2(BMP-2), 광경화성 하이드로겔을 결합한 생체재료 기반 복합체를 개발해 척추 골결손 치료에 효과를 확인했다고 밝혔다.

이번 연구는 기계적 안정성과 생물학적 골재생 능력을 동시에 구현한 새로운 치료 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 특히 최소침습 척추수술에 적용 가능한 차세대 골재생 기술로 발전할 가능성을 보여주며 국내 생체재료 연구의 경쟁력을 입증했다는 평가를 받고 있다.

생체활성 유리는 뼈 재생에 필요한 다양한 이온을 방출하고 주변 뼈와 강하게 결합하는 특성으로 골조직 공학 분야에서 주목받는 소재다. 골유착을 촉진하고 구조적 안정성을 높이는 장점이 있지만, 대부분 분말 형태로 사용돼 기계적 강도가 낮고 수술 중 취급이 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 빛을 조사하면 빠르게 굳는 광경화성 메타크릴화 카복시메틸 키토산(CMCSMA) 기반 하이드로겔을 적용했다. 이를 통해 최소침습적으로 복합체를 전달하면서도 다양한 형태의 골결손 부위를 빈틈없이 채울 수 있도록 설계했다.

여기에 대표적인 골유도성 성장인자인 BMP-2를 생체활성 유리에 고정화해 골전도성과 골유도성을 동시에 확보했다. BMP-2는 세포의 부착과 증식, 이동, 분화 등을 촉진하는 단백질로, 생체활성 유리와 결합했을 때 골재생 효과를 더욱 높이는 것으로 알려져 있다.

연구팀이 개발한 복합체는 빛을 조사하면 빠르게 경화되며, 결손 부위에 안정적으로 밀착되는 것이 특징이다. 또한 BMP-2를 지속적으로 방출해 골형성을 촉진하고 실제 신생골 형성을 유도하는 것으로 확인됐다.

이를 통해 척추 골재생 과정에서 필요한 기계적 안정성과 생물학적 재생능력을 동시에 확보할 수 있음을 입증했다.

교신저자인 전흥재 교수는 "생체활성 유리와 BMP-2, 광경화성 하이드로겔을 하나의 플랫폼으로 결합한 이번 연구는 척추 뼈 재생 치료의 새로운 방향을 제시했다는 데 의미가 있다"며 "향후 다양한 골결손 치료 분야로도 적용 가능성을 확대할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

제1저자인 홍재택 교수는 "이번 기술은 최소침습 척추수술에서 결손 부위를 효과적으로 재생시키는 새로운 치료 전략이 될 수 있다"며 "임상 적용이 이뤄진다면 환자의 회복 기간 단축과 수술 성적 향상에도 도움이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 산업통상자원부 바이오산업기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 성과는 사이언스(Science)의 파트너 저널인 국제학술지 'Biomaterials Research'(IF 9.8)에 게재됐다.

아울러 이번 성과를 바탕으로 전흥재 교수와 홍재택 교수는 국내 우수 연구자 소개 플랫폼인 '한빛사(한국을 빛내는 사람들)'에 선정됐다. 전 교수는 임상의와의 다학제 연구를 기반으로 한빛사에 총 5차례 이름을 올리며 연구 역량을 인정받았다.