홍합 추출물로 임플란트 세균 감염 막는다

POSTECH 차형준 교수팀, 임플란트용 코팅 소재 개발
임플란트 부위 세균 감염되면 항생제 방출해 항균효과
뼈 재생기간 동안 세균 농도따라 항생제 방출량 조절도

POSTECH 차형준 교수팀이 개발한 기능성 임플란트 코팅 소재가 시술부위에 세균 감염 변화에 따라 즉각적으로 항생제를 방출한다. POSTECH 제공

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) 차형준 교수·최현선 박사팀이 경북대 조윤기 교수와 함께 홍합에서 추출한 물질로 세균 감염을 막는 임플란트용 코팅 소재를 개발했다.

22일 POSTECH에 따르면, 이 임플란트용 코팅 소재가 일반적인 환경에서는 내부에 항생제를 품고 있다가 세균에 감염돼 주변이 산성화되면 8시간 안에 항생제의 70%를 방출해 세균을 박멸했다. 또, 임플란트 시술 이후 약 4주간의 뼈 재생 기간에도 세균 감염에 따른 즉각적인 항균 효과를 보였다.

이와함께 세균 농도에 따른 코팅 소재의 항균 효과를 시험한 결과, 세균 감염 정도에 따라 소재가 방출하는 항생제의 양을 조절했다. 특히 '도파(DOPA)'라는 아미노산과 철 이온 간 결합으로 외부 물리적 자극에 대한 복원력도 우수해 임플란트 시술 시 가해지는 마모나 기계적 하중에도 강했다.

차형준 화학공학과·융합대학원 교수는 "이번에 개발한 접착성 임플란트 코팅 소재가 즉각적이고 지속적인 항균 효과를 가지고 있어 임플란트 시술의 성공률을 획기적으로 높일 수 있을 것"이라고 말했다. 또한, 조윤기 교수는 "이 코팅 소재는 항생제를 필요할 때만 방출한다는 점에서 앞으로 슈퍼박테리아의 출현을 막을 수 있는 획기적인 기술로 자리잡을 수 있을 것"이라고 설명했다.

임플란트 시술 부위가 세균에 감염되면 임플란트의 고정력이 약해질 뿐만아니라 각종 합병증을 유발한다. 또, 세균이 항생제에 대한 저항성이 높은 경우 항균 치료 후에도 다시 감염되는 사례가 많아 재시술이 요구되기도 한다. 항생제를 포함하고 있는 임플란트 코팅 소재 연구가 활발하게 진행되고 있지만 시술 도중 소재가 물리적으로 손상되거나 내부 항생제가 유출되는 등 많은 문제점이 있었다.

이에 연구진은 홍합이 가지고 있는 접착 단백질 아미노산 중 하나인 DOPA에 주목했다.

DOPA는 홍합의 강력한 접착력의 핵심인 DOPA는 금속 이온과 강력한 결합을 형성하는 아미노산으로 그 중 철 금속 이온과의 결합력은 산성도(pH)가 낮아질수록 약해지는 특징이 있다. 연구진은 몸속에 세균이 침입하면 그 주변의 산성도가 낮아지는 점을 착안해 이를 임플란트용 코팅 소재에 적용했다.

한편, 차형준 교수는 이번에 개발한 임플란트용 코팅 소재를 생체재료 분야 국제 권위 학술지인 '바이오머터리얼즈(Biomaterials)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자