데일리메디 전기펄스 카본 나노튜브로 '연골 재생'

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전기펄스 카본 나노튜브로 '연골 재생'


[ 2008년 08월 28일 11시 00분 ]

전기펄스를 가한 카본 나노튜브의 표면에 연골세포를 생착·증식시켜 생체내 연골을 재생시키는 방법이 제시됐다.

미국 브라운대학 정형외과 토마스 웹스터(Thomas Webster) 교수팀은 이러한 연구결과를 Journal of Biomedical Mate-rials Research Part A (2008; 86: 253-260)에 발표했다.

지금까지 연골의 손상·부족을 치료하는데는 다양한 방법이 시도돼 왔다.

생체 연골 기능와 유사한 인공 겔을 국소에 주입, 충격을 흡수하는 방법이 가장 많이 사용되고 있지만 효과가 일시적이어서 반복 주입해야 하는게 단점이다.

웹스터 교수팀은 연골세포를 끌어당기는 카본 나노튜브의 표면을 만들어 연골을 자연 재생시키는 방법을 개발했다.

생착한 연골세포에 전기펄스로 증식을 촉진시킨다. 이러한 방법으로 효율높은 연골을 재생시킨 것은 이번 연구가 처음이다.

교수는 “뼈와 뼈가 닿을 정도로 연골이 손상될 때까지 환자는 통증을 느끼지 못하기 때문에 진단이 늦어지는 경우가 많은만큼 연골재생법의 연구는 매우 중요하다”며 이번 연구를 평가했다.

이번 연구에 이용된 카본나노튜브는 그라파이트 모양의 탄소로 구성된 분자 크기의 미니 튜브다.

소재인 카본 그라파이트(carbon graphite)는 기존 섬유 가운데 세기와 강도가 가장 뛰어나며 도전성(導電性)이 매우 우수해 상공업이나 의료분야에 사용하기 위해 다각도로 연구 중이다.

교수팀은 이 튜브가 가진 독특한 표면특성이 연골세포를 자극시키는데 가장 적합하다고 보고 있다.

나노튜브를 현미경으로 관찰하면 표면에 요철이 있는데 이 표면아 생체 조직의 표면과 매우 유사하여 연골세포가 이를 세포 콜로니 형성을 위한 자연스러운 환경으로 착각하는 것이다.

웹스터 교수는 “우리가 이용한 나노표면은 요철이 미세해서 마이크로 표면보다 기능적으로 우수하다. 반창고처럼 손상 부위 윤곽에 맞게 형태를 맞출 수 있다”고 말했다. 나노표면에다 전기펄스를 추가함으로써 연골세포를 좀더 세밀에 증식시킬 수도 있다.

전기자극을 통해 연골세포의 증식을 촉진시키는 메커니즘은 완전히 해명되지 않았지만, 교수는 연골 증식에 필수적인 칼슘이 이온형태로 세포에 들어오는 것을 전기자극으로 촉진시킬 수 있다고 보고 있다.

교수팀은 연골재생법의 순서를 동물실험에서 검토할 예정이다. 성공하면 사람에서도 시험을 진행할 예정이다.