부작용 없는 임플란트 재료 나온다

2015.07.28 07:00
한국과학기술연구원(KIST) 제공
한국과학기술연구원(KIST) 제공
한국 연구진이 이끄는 국제 공동 연구진이 생체이식에 사용되는 생체재료에 미세한 구멍을 뚫어 재료의 체내 증식을 조절하는 데 성공했다. 인공 수정체나 혈관 스텐트 수술 후 세포의 과다증식으로 인해 생기는 부작용들을 해결할 수 있을 것으로 보인다.

 

전호정한국과학기술연구원(KIST) 의공학연구소 선임연구원(사진) 팀은 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리)와 공동으로 생체소재의 기능성을 강화할 수 있는 ‘세포 조절 나노패터닝’ 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

 

생체재료가 체내에 이식되면 주변 세포들이 ‘초점접착역(Focal Adhesion)’의 형태로 재료에 붙는다. 50~200나노미터(nm·1nm는 10억 분의 1m) 크기의 이 영역을 통해 세포는 외부의 물리화학적 자극을 감지하고, 인공재료가 실제 세포처럼 행동할 수 있도록 만든다.

 

연구팀은 생체재료 표면에 나노 크기의 구멍을 내고 그 간격을 조절하며 세포의 성장을 조절하는 데 성공했다. 표면에 초점접착역과 유사한 크기의 나노구멍을 만들고 이들 간격을 바꾸며 실험한 결과, 간격이 작을수록 세포가 표면에 잘 붙지 않는다는 사실을 알아냈다.

 

중심쪽은 간격이 조밀하고 변두리쪽의 간격을 넓은 패턴(a) 위에 세포를 배양시키자, 초반에는 균일하게 세포들이 있는 것처럼 보였으나 점차 구멍이 넓은 쪽으로 세포들이 이동해 자라나는 모습을 관찰할 수 있었다. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공
중심쪽 간격은 조밀하고 변두리쪽 간격이 넓은 패턴(a) 위에 세포를 배양시키자 초반에는 세포들이 균일하게 분포하는 것처럼 보였으나 점차 구멍이 넓은 쪽으로 세포들이 이동해 자라나는 모습이 관찰됐다. - 한국과학기술연구원(KIST) 제공

연구팀이 다양한 간격을 갖는 패턴을 만들어 세포를 배양한 결과, 처음엔 표면 전체에 골고루 머무르던 세포들이 점차 간격이 넓은 영역으로 이동하며 접착하는 모습이 관찰됐다.

 

이번에 개발된 기술은 레이저를 통해 재료에 구멍을 뚫으면 되기 때문에 어떤 재료에나 적용할 수 있다. 세포의 과다 증식으로 인해 후속 질환이 발생하는 소재에는 구멍의 간격을 줄여 세포의 증식을 억제할 수 있고, 반대로 뼈 고정용 임플란트 재료에는 구멍의 간격을 넓혀 뼈 재생을 촉진시키는 기능성 의료 소재로 활용할 수 있다.

 

전 연구원은 “세포는 단백질의 농도나 재료 표면의 강도에 따라 이동한다고 알려져 있었는데, 나노 구멍의 간격을 조절해 세포의 이동방향을 조절한 것은 이번이 처음”이라며 “다양한 차세대 기능성 인체이식 의료기기 개발이 가능할 것”이라고 말했다.

 

연구결과는 ‘네이처 머터리얼스’ 27일자 온라인판에 게재됐다.

 

 

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