임플란트 식립 효과를 높이는 안전한 치조골 재생 방법이 나왔다. 차재국·정의원 연세대 치대 치주과 교수와 홍진기 연세대 공대 화공생명공학과 교수팀은 임플란트 식립 시 합병증을 크게 줄이면서 치조골 재생 능력을 높일 수 있는 방법을 확립해 6일 발표했다.

고령사회로 진입하면서 노인 및 전신 질환을 가진 환자들의 치과 임플란트 치료 수요가 급격히 증가하고 있다. 하지만 이들 중 상당수는 치조골 소실로 임플란트 식립과 함께 치조골 이식술, 상악동 거상술 등을 병행해야 하는 경우가 대부분이다.

그러나 고령 환자, 특히 전신질환이 있다면 상처 치유 능력이 떨어져 치조골 재생이 잘 이뤄지지 않고, 임플란트 식립 후 완성까지 오랜 시간이 걸린다.

이를 극복하기 위해 2000년대에 들어 임플란트 치료에 성장인자의 사용이 시도되고 있다. 그 중 전임상시험에서 가장 효과적이었던 제2형 골형성단백질(BMP-2)은 미국 식품의약국(FDA) 승인 이후 임플란트 주위 치조골 재생술에 사용되고 있다. 하지만 실제 환자에서는 심한 부종과 통증, 비특이적 골형성 등과 같은 시술 후 합병증이 높은 빈도로 발생하고 있다.

연구팀은 이 같은 문제를 해결하고자 ‘나노 코팅 기술’을 적용했다. 특히 성장인자가 염증반응이 일어나는 수술 후 2~3일 동안은 방출되지 않다가 이후부터 오랜 기간 점진적으로 방출되도록 프로그램화하는 기술을 연구했다.

이에 따라 실제 임상에서 사용하는 합성골 이식재 표면에 유기 실리콘 케이스를 씌우고, 성장인자 탑재 후 내츄럴폴리머(natural polymer) 기반 적층 필름을 사용해 코팅했다. 이를 통해 의도했던 대로 생체외(in vitro) 환경 모델에서 성장인자가 초기에 급격히 방출되는 것을 막고, 방출 속도를 2배 늦춰 순차적으로 방출되도록 하는 데 성공했다.

동물실험에서도 향상된 골 재생 효과가 증명됐다. 특히 임상에서 사용하고 있는 성장인자 농도의 약 1%에 해당하는 0.01mg/ml을 활용해 골재생 효과를 극대화할 수 있음을 입증했다. 수직적 골 결손부 모델과 같은 뼈가 만들어지기 매우 어려운 부위에서도 효과를 확인했다.

이번 연구결과는 ‘인공뼈에 탑재된 성장인자 방출의 프로그램화’를 통해 임플란트와 치조골 재생술의 효과를 극대화하고 심한 부종, 통증 등 합병증을 확연히 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 특히 고령 환자, 당뇨병 등 전신질환 환자들에게 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

차재국 교수는 “연구결과는 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 말했다.

이번 연구결과는 ‘순차적 골형성단백질 방출을 통한 치조골 재건(Programmed BMP-2 release from biphasic calcium phosphates for optimal bone regeneration)’이라는 제목으로 생체재료의 연구 및 응용 분야를 다루는 최상위 저널인 ‘BIOMATERIALS’에 게재됐다.