[윤정호 교수팀] 골전도성 증가시키는 개기공 티타늄 다공체 제작

윤정호(전북대 치주과학교실) 교수와 한국생산기술연구원, ㈜메가젠임플란트 공동연구팀이 골형성및 골유착을 보다 증진시켜 골 다공증같은 식립이 어려운 환경에서도 높은 성공률을 보이는 임플란트 표면처리기술을 개발했다.

임플란트 치료는 골다공증과 같은 불량한 골질에서는 임상적인 실패를 보였다. 홍지연 (경희치대) 교수, 고석영(전북치대) 박사, 이원식(한국생산기술연구원) 박사, 장윤영(인하 국제의료센터) 박사가 참여한 공동 연구팀은 이 문제를 극복키 위해 비글견의 골다공증 모델을 통해 구현한 불량한 골질환경에서도 골유착을 증진시킬 수 있는 다공성 티타늄 구조체를 임플란트 표면에 도입하는 방안을 구상해 연구개발을 진행했다.

임플란트의 표면처리는 골유착에 영향을 미치는 중요한 요소로 임플란트 표면에 다공성 구조체를 형성하는 방법으로 자연 해면골과 유사한 구조를 조성해 임플란트-골계면에서 발생하는 응력을 효과적으로 분산시키 는 방법이다.
또한 기공구조를 증가시켜 내부로 신생골이 자라 들어올 수 있는 공간을 제공하면 된다.

이번 연구에서는 분말사출성형 공정(PIM) 을 이용해 기공이 서로 연결된 형태의 개기공 티타늄 다공체(open-pore titanium struct ure)를 제작했다.

PIM 공정에서 팽창이 가능한 비드를 스페 이스 홀더로 사용해 다공체내 기공률과 기공 사이를 연결하는 페이스의 수와 크기를 증가시켰다.
이를 사람 해면골과 유사한 형태의 구조체 제작에 응용해 기존의 거친 표면처리법 중 하나인 RBM 방식으로 처리된 임플란트의 근단부에 티타늄 다공체를 형성했다. 이를  통해 주위골세포의 유입과 혈관화와 골형성의 증진 그리고 골유착 향상효과 를 가져올 수 있었다.

이번 연구에서는 불량한 골질에서 티타늄 다공체의 효과를 확인하기 위해 실험적으로 골다공증을 유발한 비글견 모델을 이용했다.

골다공증이 유발된 하악골은 지방성 골수가 대부분을 차지하는 해면골 양상을 보였다. 근단부에 티타늄 다공체를 적용한 경우 골-임플란트 접촉길이와 나사선 사이 골형성 면적이 기존의 RBM 표면처리 임플란트와 비교해 크게 증가되는 결과를 얻는데  공했다.

이는 개기공 티타늄 다공체가 골다공증을 보이는 해면골에서도 골전도성을 증진시켜 임플란트의 골유착과 임상적 안정성을 도모할 수 있음을 보여준다.

골다공증을 포함해 골대사에 영향을 주는 전신질환이 있거나 잔존골이 부족한 상악 구치부, 치유가 불완전한 발치와 혹은 골질이 불량한 부위에서는 여전히 많은 임상적 한계가 임플란트 시술과정에서 나타난다.

윤정호 교수 연구팀의 이 논문의 연구결과는 불량한 골질의 조건에서도 골전도성을 증 진시킬 수 있는 개기공 티타늄 다공체제작및 적용기술이 부가적인 골이식을 최소화하면서 보다 빠르고 강한 골유착이 가능한 임 플란트를 개발하는 기반기술로 활용될 가능 성을 보여 줬다.

또한 임플란트 치료의 새로운 기술개발과 관련 연구 활성화에 기여할 것으로 보인다.

한편, 이번 연구는 SCI급의 상위 5% 저명국제학술지인 Journal of Dental Research (IF:6.116) 9월호에 “Osteoconductivity of po rous titanium structure on implants in osteop orosis”라는 제목으로 발표됐다.  (J Dent Res. 2021 Sep;100(10):1178-1185),