고려대학교 안암병원 정형외과 장우영 교수와 고려대학교 의과대학 나노표지자의학연구소 황장선 연구교수 연구팀이 기존 정형외과 임플란트에 적용하는 항균 하이드로겔을 개발했다.
안암병원에 따르면 연구팀은 항균 성분인 폴리헥사메틸렌 바이구아나이드(PHMB)에 온도 반응성 고분자를 결합해 금속판과 스크류 등에 코팅할 수 있는 겔을 만들었다. 세균시험과 토끼 대퇴골 골절 모델을 통해 감염 억제와 골절 치유 양상을 평가했다.
정형외과 임플란트 표면에 세균이 부착해 바이오필름을 형성하면 항생제 치료가 어려워지고 감염이 지속될 수 있다. 연구팀은 임플란트 제조공정을 바꾸는 방식 대신 기존 제품 표면에 항균 겔을 바르거나 담가 코팅하는 방법을 설계했다.
이 하이드로겔은 체온에서 점도가 높아져 금속 표면에 밀착하는 특성을 갖는다. 항균 성분의 작용과 함께 겔이 표면을 덮는 물리적 장벽 역할을 하도록 구성했다.
황색포도상구균과 녹농균을 이용한 시험에서는 겔을 처리한 티타늄 표면의 세균 증식과 부착이 감소하고 바이오필름 형성이 억제됐다.
또한 토끼 대퇴골 골절 모델에서는 겔을 적용하지 않은 감염군에 염증과 골절 치유 지연이 나타난 반면, 적용군에서는 감염 억제와 골절 부위 회복 개선이 관찰됐다. 조직검사에서도 염증 반응 감소와 골조직 성숙 양상을 살폈다.
연구팀은 추가적인 안전성과 유효성 검증을 거쳐 정형외과 수술 현장에 활용할 수 있는 감염 예방 기술로 발전시킬 계획이다.
연구 결과는 ‘Efficacy of Polyhexamethylene Biguanide Antibacterial Gel Coating of Orthopedic Implants in Infection Control and Immune Modulation’이라는 제목으로 국제학술지 ‘Advanced Healthcare Materials’에 게재됐다.
