▲ 연구팀이 개발한 생분해성 마그네슘 임플란트 이식 1년 후, 완전히 녹으면서 뼈가 치유된 임상결과.

앞으로는 부러진 뼈를 고정하기 위해 사용하는 금속 임플란트가 생체 속에서 분해되어 뼈 재생을 도울 것으로 보인다. 향후 수술 후 부작용이나 이차 수술의 번거로움도 없어질 수 있을 것으로 예상된다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)의 공학연구소 생체재료연구단 김유찬 박사팀은 인체 구성원소를 이용하여 제조된 생분해성 금속이 실제로 환자에게 장기간 이식되어도 아무런 문제가 없다는 것을 최첨단 분석기법을 이용하여 과학적으로 증명하였다.

연구팀은 향후 이 소재를 이용한 다양한 혁신 의료용 임플란트가 개발될 수 있는 결과를 발표하였다. 특히 이 생분해성 금속은 골절치료 분야에 새로운 장을 열 것으로 기대된다.

연구진은 새로운 골염색법인 빌라누에바(villanueva)와 전자현미경을 이용해 생체분해성 금속과 인체조직간 계면에서 일어나는 연속적 분해거동을 세포에서 원자단위까지 계층적인 분석을 통해 밝혀내 세계 최초로 생분해성 마그네슘 합금이 체내에 녹는 과정을 보여주었다.

연구진이 개발한 마그네슘 임플란트는 아주대학교 병원에서 53개의 사례에 이식되어 각각 6개월에서 12개월간 관찰하여 어떠한 부작용도 없이 치료를 완료하였으며, 이를 통해 판매허가를 획득한 바 있다.

본 연구에서는 이 과정에서 생분해성 마그네슘이 녹으면서 주변골과 유사한 조직을 만들고 이들 주변에 뼈조직을 형성하는 세포를 불러들여 최종적으로 신생골로 변화시키는 과정을 확인했다.

장기간 임상결과를 통해, 치료효과에 대한 과학적인 근거를 바탕으로 인체에 대한 안정성 및 기능성을 동시에 증명한 결과로서 이후 생분해성 금속소재의 사용에 대한 인식을 전환시켜 많은 영역에 활용될 수 있는 가능성을 제시하고 있다.

김유찬 박사는 “본 기술은 KIST, U&i(주), 서울아산병원, 아주대병원, 국민대학교 등 산학연병의 컨소시엄으로 구성하여 기초연구에서부터 임상결과까지 전 과정을 고찰하여 얻어진 융합연구로서, 의공학 연구에 새로운 모델을 제시한 의미 있는 결과”라고 밝혔다.

김 박사는 아직 재료물성의 한계로 수지부와 같은 비교적 응력을 덜 받는 부위에만 사용하고 있고, 향후 강도 및 연신율이 향상된 마그네슘 함금개발이 과제로 남아있다고 밝혔다.

김 유천박사는 “본 연구결과를 바탕으로 골 전반에 걸쳐 사용할 수 있는 새로운 합금이 개발된다면 연 30~40조원에 해당하는 시장이 창출될 것으로 예상되며 이와 같은 시장을 선점하기 위해서는 국가적 지원이 절실히 필요하다”고 밝혔다.

한편, 본 연구는 KIST 의공학연구소 플래그쉽 연구사업과 서울시 RNBD사업의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 세계적 학술지인 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences; PNAS) 1월 4일자 온라인판에 게재되었다.

▲ 끼 대퇴골과에 마그네슘 합금 임플란트를 식립하고 8주 후가 되면 최초 임플란트가 체내에서 녹으면서 석회화층과 신생골이 생성되고 있는 것을 관찰 할 수 있다. .