서울대-하버드 공동 연구팀은 논문 ‘Hierarchical Chitin Nanocrystal-Based 3D Printed Dual-Layer Membranes Hydrogels: A Dual Drug Delivery Nano-Platform for Periodontal Tissue Regeneration’을 미국화학학회에서 출간하는 저명 학술지 ‘ACS Nano (Impact Factor = 15.8)’에 게재했다. 이번 연구는 서울대학교 치과대학 김우진 교수(공동제1저자 박사과정 문재이)와 하버드 의과대학 신수련 교수(공동제1저자 Danilo Martins dos Santos) 연구팀의 공동 연구로 진행됐다.

논문은 수백만 명이 겪는 만성 염증성 질환인 치주염을 치료하는 이중 약물 전달 플랫폼 ‘3D 프린팅 나노복합 하이드로겔 막’을 개발한 내용을 담고 있다. 이 플랫폼은 치주 조직 재생을 위한 첨단 기술로, 나노결정체를 시트로써 이중 약물 전달 시스템과 결합한 방식이다.

연구팀은 뼈 재생을 촉진하는 심바스타틴과 항균 성분을 가진 포도씨 추출물을 통합해 플랫폼의 핵심 기술인 하이드로겔 막을 개발했다. 이 막은 이중층 구조로 돼 있으며, 한 층은 뼈 재생을 촉진하고 다른 층은 세균 침투를 방지하는 보호막 역할을 한다.

3D프린팅으로 제작된 차별적 이중층 막은 벌집 모양과 밀집된 층으로 구성된 치주조직의 계층적 구조를 모방한다. 제안된 구조물은 이중 약물 전달 시스템으로서, 뼈 조직 재생을 촉진하는 약물인 심바스타틴(SIM)과 항균 특성을 가진 경제적인 천연 화합물인 포도씨 추출물(GSE)을 방출한다

‘3D 프린팅 나노복합 하이드로겔 막’은 세포 및 생체 내 연구 모두에서 유망한 결과를 보였으며, 동시에 뼈 재생을 촉진하고 감염을 방지할 수 있는 능력을 입증했다. 이는 향후 치주 치료에 중요한 영향을 미칠 수 있는 기술로, 기존 방법보다 더 효율적이고 국소적이며 지속 가능한 치료 옵션을 제공할 수 있다.

연구팀은 이 새로운 소재가 경제성과 생체 적합성을 결합해 고급 치료 구성체 개발에 새로운 길을 열어줄 것이라며, 키틴과 같은 저비용 천연 소재를 활용함으로써 현재 치료법의 효율성을 높이는 동시에 전 세계 환자가 더 쉽게 접근할 수 있게 됐다고 설명했다.

이번 연구는 치주염과 같은 복잡한 문제를 해결하기 위해 바이오소재 및 조직 공학 분야를 도입한 사례로, 해당 기술 분야에서 도약을 이루었다는 평이다. 향후 재생 의학에서 3D 프린팅을 활용한 추가 연구와 응용을 촉진할 것으로 기대된다.