연구팀은 기존에 개발된 강력한 홍합의 접착단백질과 바다 갯지렁이가 단백질과 바닷물만으로 견고한 모래집을 만드는 원리를 결합해 기존 홍합 접착단백질을 내수성 뼈 접합제로 탄생시켰다.
홍합이 분비하는 천연 접착 단백질은 현재 알려진 어떠한 화학합성 접착제보다도 강력한 접착력을 가지고 있다. 이 원리를 활용해 개발한 뼈 접합제는 실험 결과 혈액 내에서 내수성과 지속력, 기계적 물성 및 접착 강도 등에서 기존 뼈 접합제보다 월등한 효능을 보였다.
연구팀은 개발한 뼈 접합제와 식염수, 기존 뼈 접합제로 사용되고 있는 카복시메틸셀룰로스 등으로 뼈 입자를 응집해 혈액에 노출시켰다. 이후 혈액에 대한 내수성과 접착의 지속력을 확인하기 위한 실험을 진행했다.
그 결과, 식염수와 홍합 접착단백질만 사용한 경우 쉽게 뼈입자가 와해되는 것을 볼 수 있었다. 카복시메틸셀룰로스를 사용한 경우 초기 결합력은 우수했지만 일정시간 이후에는 서서히 와해되는 모습을 볼 수 있었다.
대조군과는 달리 개발 접합제는 초기의 응집된 형태를 그대로 유지하며 혈액에 대한 높은 내수성을 보였다. 또한 결합된 상태가 일주일 이상 유지되면서 지속성 또한 우수했다.
또 개발 접합제는 기본의 접합제보다 1.5~3.6배 높은 뼈 재생능력을 보였다. 쥐뼈가 손실된 부위에 뼈입자를 이식하여 재생능력을 실험한 결과, 뼈 입자들 모두 안정적으로 이식해 뼈 입자 주변에서도 골 형성이 유도됐고 빠르게 본래의 형태로 재생시켰다.
개발된 접합제를 구성하고 있는 홍합 접착단백질과 히알루론산이 뼈 입자 사이에서 외부 충격에 대한 완충작용을 하면서 대조군에 비해 최대 압축강도, 압축계수, 압축인성 모두에서 3~5.5배 가량 높은 기계적 물성을 보였다.
전 교수는 "개발된 뼈 접합제는 뼈 이식재의 접합뿐만 아니라, 분쇄 골절과 같이 뼈 조각이 파편화돼 고정수술이 어려운 경우에도 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
또 개발된 접착제는 내수성과 접착력이 높기 때문에 다량의 출혈이 발생하는 부위나 강한 하중을 견뎌야 하는 머리뼈, 턱뼈 등의 부위에도 사용할 수 있을 것으로 보인다.
이번 연구 결과는 의료용 바이오소재 분야의 권위 있는 학술지(Advanced Healthcare Materials)에 온라인에 게재됐다.
pompom@fnnews.com 정명진 의학전문기자
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