전북대 대학원생 ‘비기니쉬’씨, 뼈 세포분화 촉진 전기신호 유발 나노입자 개발
전북대 바이오나노융합공학과 비기니쉬 대학원생
15일 전북대에 따르면 바이오나노융합공학과 비기니쉬(Vignesh Krishnamoorthi Kaliannagounder) 대학원생(박사과정·지도교수 김철생)이 손상된 뼈의 세포분화를 촉진시켜 치료효과를 높이는 전기신호를 만들내는 나노입자 개발에 성공해 학계의 비상한 관심을 모으고 있다.
이번 연구 결과는 ‘골 형성 분화를 위해 뼈에서 영감을 얻은 생체활성 압전 휘트로카이트 나노입자를 사용한 원격제어 자가전원 전기 자극기에 관한 연구’라는 제목으로 ‘나노에너지 Nano Energy (IF 16.602)’에 3월 14일자로 게재됐다.
그동안 우리 몸에서 뼈의 발달과 재생에 중요한 역할을 하는 내인성 전기장(Endogenous elctrical fields)을 만들어내기 위해 스스로 전기를 만들어내는 ‘압전 소재’ 연구가 활발히 진행됐으나 전기장을 통한 세포 활성과 흡수 등을 확인하지 못했으나 이를 극복한 기술이다.
연구는 손상된 뼈에 기계적인 힘을 가해 치료효과를 높이는 전기신호로 변환시킬 수 있는 생체활성 나노물질을 개발한 것이다. 손상된 뼈에 나노물질을 주입하고 의료용 초음파로 기계적인 힘을 가해 전기로 변환시키는 메카노바이오압전기술(기계-전기 변환기술)로 다양한 실험을 통해 효과를 검증했다.
처음으로 우리 몸에 풍부한 무기골 미네랄인 ‘휘틀로카이트(Whitlockite)’ 나노입자(WHNP)_Ca18Mg2(HPO4)2(PO4) 12)를 합성하고 이를 다양한 세포 실험을 통해 효용성을 입증한 것이다.
세포 실험에서 생체활성 나노입자인 WHNP를 주입한 후 의료용 초음파(LIPUS)를 이용해 기계-전기신호를 내리쬐면 뼈의 재생을 촉진하는 칼슘 무기질화와 골 형성 유전자 발현이 증가되는 것으로 나타났다.
전북대는 앞으로 전임상 연구와 임상을 거쳐 광범위한 뼈 재생공학 분야에 적용 가능성을 확인할 예정이다. 특히 바이오 기업에서도 관심을 갖고 연구에 참여할 정도로 사업화에 대한 기대가 커 골절 등 손상된 뼈의 치료와 치료제 개발 등 상용화 가능성이 기대되고 있다.
이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 BK21 4단계(바이오나노융합공학과)와 한국연구재단 중견연구자 지원사업 지원으로 수행됐다.
신성용 호남본부 기자 ilyo66@ilyo.co.kr
