연세사랑병원, 무릎 연골재생 위한 약물 방출 새 매커니즘 밝혀

관절 전문 연세사랑병원이 골관절염 환자의 ‘연골재생 치료’에 약물이 체내에 전달되는 시스템을 새로운 방식으로 선보인 연구결과를 내놓았다.

연세사랑병원은 인공관절 PNK를 개발한 스카이브 연구진과 공동 연구를 통해 ‘연골 재생’을 위한 ‘카르토제닌(Kartogenin)’이 탑재된 ‘PLGA 미세구체’의 약물 방출에 대한 실험 결과를 소개했다.

‘카르토제닌’은 관절의 손상된 연골을 재생시킬 수 있는 물질이며, 연골에 있는 중간엽줄기세포의 활동을 촉발시켜 연골세포가 생성되게 하여 손상된 연골이 다시 자라나는 것으로 알려져 있다.

생분해성 고분자 ‘PLGA (polylactide-co-glycolide), 폴리산)’는 우수한 생분해능을 가진 생체재료로서 널리 이용되고 있으며, 여기에 약물을 방출하는데 사용되는 생분해성 ‘미세(마이크로입자) 구슬’ 약물 운반체를 접목시킨 것이 'PLGA 미세구체'이다.

연구는 중간엽 줄기세포의 연골분화 유도제이자 연골 재생의 핵심인 ‘카르토제닌’을 이용한 치료법을 중심으로 진행되었다.

기존 연구에서는 미세구체 제조의 구체적 특성에 대한 자료가 부족했으나, 이번 연구에서는 다양한 조성의 PLGA 미세구체에 카르토제닌을 로딩(탑재)하여 입자 크기, 크기 분포, 캡슐화 효율, 약물 로딩 및 방출 프로파일을 종합적으로 특성화하였다.

연구에서는 중합체, 약물, 용매 비율 및 계면활성제 사용을 변수로 적용하여 특히 계면활성제가 입자에 미치는 영향을 조사하였다.

연구 결과, 입자의 평균 직경은 16.0–31.7 μm로 나타났으며, 계면활성제 도입에 따라 입자의 형태가 고체에서 다공성 표면 구조로 변화하였다. 카르토제닌의 누적 방출은 28일째 53.8%에서 80.9%까지 다양하게 나타났으며, 방출 프로파일은 주로 Korsmeyer-Peppas 모델을 따랐다.

이러한 결과는 연골 조직 공학에서 치료 효율을 최적화하고 부작용을 최소화하기 위해 ‘카르토제닌’ 방출 동역학을 조절하는 기초적인 틀을 제공한다.

이번 연구는 연세사랑병원과 스카이브의 공동 연구진이 조직공학 분야에서 이룬 성과이며, 연구팀은 골관절염 같은 질환의 치료법 개발에 기여를 할 것으로 기대하고 있다.

고용곤 병원장은 “이번 성과는 환자 중심의 혁신적 접근법과 최첨단 기술의 융합을 통해 얻어진 결과로, 연골 재생과 무릎 관절 치료 분야에서의 새로운 패러다임을 제시하고 있다”며, “미래 의료 기술 발전을 선도하며, 글로벌 헬스케어 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화해 나갈 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 논문은 'Preparation of Kartogenin-loaded PLGA Microspheres and a Study of Their Drug Release Profiles(카르토제닌이 탑재된 PLGA 마이크로스피어의 준비 및 약물 방출 프로파일에 대한 연구)'라는 제목으로 조직공학 분야 국제학술지 ‘Frontiers in Materials(소재 프런티어)’ 최근호에 게재됐다.