원광대학교(총장 박성태) 전북바이오융합전문대학원(JABA 대학원) 연구진이 국내외 대학과의 긴밀한 국제공동연구를 통해 골관절염의 진단과 치료 가능성을 획기적으로 높인 첨단 바이오소재를 개발해 학계의 주목을 받고 있다.

원광대 JABA대학원은 한국교통대학교 및 사우디아라비아 킹파드석유광물대학교(King Fahd University of Petroleum and Minerals) 연구진과의 공동 연구를 통해, 골관절염의 병리적 환경에 민감하게 반응하여 상태가 변화하고 연골 손상을 효과적으로 완화할 수 있는 ‘주사형 스마트 하이드로젤’을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구 성과는 「Osteoarthritis-Microenvironment-Triggered Phase Alteration of Injectable Conductive Hydrogel for Attenuating Cartilage Degradation」이라는 제목으로 바이오소재 및 의료공학 분야의 권위 있는 국제학술지인 ‘Advanced Healthcare Materials’(인용지수 IF 11.0)에 게재가 최종 확정됐다.

이번 연구에는 원광대 JABA대학원 진은정 교수(교신저자)를 비롯해 원광대 이현김(Ee Hyun Kim)·홍요빈(Yo-Bin Hong) 연구원이 참여했으며, 한국교통대 박성영 교수(교신저자)와 Sunu Hangma Subba, Kaustuv Roy 연구원, 사우디아라비아 킹파드석유물대 Akhmad Irhas Robby 연구원(교신저자) 등이 뜻을 모았다. 이처럼 국내 대학 간의 탄탄한 융합연구에 해외 명문 연구기관의 협력이 더해져 첨단 바이오소재 기술이 골관절염 치료 연구에 성공적으로 접목되었다.


관절연골의 점진적인 손상과 만성 염증을 동반하는 대표적인 퇴행성 관절질환인 골관절염은, 질환이 진행되는 과정에서 과도하게 생성되는 활성산소(ROS)가 연골세포의 기능을 떨어뜨리고 연골기질의 분해를 촉진하는 핵심 요인으로 작용한다.

연구진은 이러한 골관절염 특유의 특수한 미세환경에 주목하여, 활성산소 농도가 높아지면 물리적 상태가 정밀하게 변화하는 주사형 전도성 하이드로젤(HGC-PDA@PD)을 개발했다. 해당 소재는 인체 체온인 37℃에서 안정적인 겔(Gel) 형태를 이루지만, 골관절염 조직 내에서 증가한 활성산소와 만나면 내부의 이셀레나이드(diselenide) 결합이 끊어지면서 액상(Sol)으로 전환되는 독보적인 특성을 지닌다.

더불어 이 과정에서 형광과 전기전도도 역시 함께 변화하여, 골관절염의 병리적 환경을 실시간으로 감지할 수 있는 새로운 차원의 바이오센서 소재로 활용될 수 있는 가능성까지 열어주었다.


이번 연구의 가장 핵심적인 의의는 질환의 미세환경을 정밀하게 감지하는 진단 기능과, 연골 손상을 직접적으로 완화하는 치료 기능을 하나의 소재 안에 동시에 결합했다는 점이다.

한국교통대가 보유한 우수한 기능성 고분자 및 스마트 하이드로젤 소재 기술에, 원광대의 전문적인 골관절염·연골재생 연구 역량이 더해지고 사우디아라비아 연구진과의 긴밀한 국제협력이 시너지를 냈다.

원광대 JABA대학원은 이번 성과를 바탕으로 첨단 바이오소재와 질환 모델 기반 효능 평가를 유기적으로 연계하며, 골관절염을 비롯한 난치성 퇴행성 질환의 진단 및 치료 기술 개발 영역을 지속해서 넓혀가고 있다.