뼈 재생을 돕는 새로운 면역 조절 전략 개발
혁신적인 조직 공학 기술이 뼈 재생의 미래를 밝히고 있다. 연구에 따르면, 뼈 조직 복구 과정에서 호스트와 물질 간의 복잡한 상호작용은 안정적이고 지속적인 면역 조절을 어렵게 만든다. 이에 따라, 대식세포의 성격 변화를 이용하여 면역 반응을 조절하는 전략이 뼈 치유를 효과적으로 촉진할 수 있다는 점이 주목받고 있다.
나노입자 기반의 생체 모방 뼈 지지체 개발
연구팀은 전기적 자기 조립 방식을 활용해 양전하를 띤 자성 산화철 나노입자(pFe₃O₄)를 MXene 나노시트에 결합하여, 독특한 나노 시스템(pFe₃O₄-MXene)을 설계했다. 이후, 선택적 레이저 소결 기술을 활용해 생체 모방형 다공성 뼈 지지체(PFM)를 제작했다. 이 지지체는 우수한 자성 특성, 기계적 성능, 친수성, 그리고 생체 적합성을 보여준다.
자기장을 이용한 면역 조절 전략
PFM 지지체는 정적 자기장을 통해 대식세포를 염증 억제와 조직 재생에 기여하는 M2 형태로 효과적으로 유도할 수 있음이 밝혀졌다. 이를 통해 뼈 생성(osteogenesis)과 혈관 형성(angiogenesis) 과정이 크게 강화되었다. 단백질 분석 결과, PFM 지지체는 Arg2 발현을 증가시켜 미토콘드리아 기능을 활성화하고 산화적 인산화를 가속화하여 M2 전환을 촉진하는 것으로 나타났다.
살아 있는 조직에서 지지체의 효과 검증
동물 실험에서는 PFM 지지체가 설치류의 피부 아래와 두개골 결함 부위에 새로운 뼈 조직 생성에 탁월한 효과를 발휘하는 것이 확인되었다. 본 연구는 면역 조절 전략이 대식세포의 대사와 미토콘드리아 기능을 표적으로 한 설계를 통해 조직 공학 및 재생 의학에 어떻게 기여할 수 있는지 보여주는 새로운 방향성을 제시한다.
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