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무릎 연골 교체를 위한 획기적인 젤 기반 소재

이 젤 기반 대체품은 무릎 치환 수술의 대안을 제공하여 무릎 통증 환자에게 보다 효과적인 치료 옵션을 제공

약품신문yakpum@yakpum.co.kr | 기사입력 2024/07/07 [06:01]

무릎 연골 교체를 위한 획기적인 젤 기반 소재

이 젤 기반 대체품은 무릎 치환 수술의 대안을 제공하여 무릎 통증 환자에게 보다 효과적인 치료 옵션을 제공

약품신문 | 입력 : 2024/07/07 [06:01]
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듀크 대학의 연구원들은 무릎 연골을 대체하도록 설계된 혁신적인 젤 기반 소재를 만들었다. 이 새로운 대체품은 천연 연골보다 강하고 내구성이 뛰어나 골관절염으로 고통받는 사람들에게 희망을 준다.

 

전 세계 성인 6명 중 1명은 연골이 닳아 무릎 통증이 특징인 이 질환을 앓고 있다. 이 젤 기반 대체품은 무릎 치환 수술의 대안을 제공하여 무릎 통증 환자에게 보다 효과적인 치료 옵션을 제공할 수 있다. 스파르타 바이오메디컬(Sparta Biomedical)은 양에 임플란트를 개발 및 테스트하고 있으며, 2023년에 인체 임상 시험이 시작되었다.

 

테스트 결과, 하이드로겔은 자연 연골보다 장력이 26%, 압박이 66% 더 강한 것으로 나타났다. 듀크 대학 팀은 임플란트를 만드는 과정에서 이전 연구에서 성공적으로 달성하지 못했던 관절에 단단히 부착하는 것과 같은 몇 가지 설계 문제를 해결했다.

 

부착 방법은 하이드로겔을 티타늄 베이스에 접합하고 클램핑한 다음 손상된 연골이 있던 구멍에 압착하여 고정하는 것이다. 하이드로겔은 실제 연골의 매끄럽고 미끄럽고 푹신한 특성을 모방하여 무릎 통증 환자에게 보다 내구성 있고 효과적인 치료 옵션을 제공한다.

 

무릎 통증은 특히 노인에게 흔한 문제이며 부상, 과사용 또는 골관절염과 같은 상태로 인해 발생할 수 있다. 골관절염은 전 세계적으로 약 8억 6,700만 명이 앓고 있으며, 뼈 끝을 완충하는 연골을 마모시켜 만성 통증, 염증 및 뻣뻣함을 유발한다.

 

무릎 통증에 대한 전통적인 치료법에는 처방전 없이 살 수 있는 진통제, 물리 치료, 스테로이드 주사 등이 있다. 그러나 일부 환자에게는 이러한 치료가 불충분하여 무릎 치환 수술이 필요하다. 이 수술은 손상된 연골을 제거하고 금속이나 폴리에틸렌으로 만든 인공 관절로 교체하는 것으로, 수개월의 재활 기간이 필요하고 감염 및 혈전과 같은 위험이 있다.

 

듀크 대학교에서 개발한 새로운 젤 기반 연골 대체품은 덜 침습적이고 잠재적으로 더 효과적인 치료법을 제공한다. 벤자민 와일리(Benjamin Wiley) 화학과 교수와 켄 갈(Ken Gall) 기계공학 및 재료과학 교수가 이끄는 연구팀은 연구 결과를 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 발표했다.

 

하이드로겔은 폴리비닐 알코올이라는 폴리머가 주입된 셀룰로오스 섬유의 얇은 시트로 만들어진다. 셀룰로오스 섬유는 천연 연골의 콜라겐 섬유처럼 작용하여 늘어났을 때 강도를 제공하고 폴리비닐 알코올은 젤을 원래 모양으로 되돌리는 데 도움이 된다. 결과 물질은 60%가 물이지만 놀라울 정도로 강한 젤로와 같은 물질이다. 자연 연골보다 더 많은 힘을 견딜 수 있으며 마모에 3배 더 강하다.

 

연구진은 인공 연골과 천연 연골을 서로 100만 번 회전시켜 보행 중 무릎이 받는 압력을 시뮬레이션하여 임플란트의 내구성을 테스트했다. 고해상도 X선 스캐닝 기술을 사용하여 과학자들은 이식된 연골의 표면이 수백만 번 회전한 후에도 매끄럽고 손상되지 않은 상태로 유지되어 마모가 최소화되었음을 발견했다.

 

연구진은 임플란트가 교체 없이 잠재적으로 수년 동안 지속될 수 있음을 시사하는 이러한 결과에 감격했다. 그러나 그 결과를 확인하고 인체 사용에 대한 임플란트의 안전성과 효과를 보장하기 위해서는 추가 테스트가 필요하다.

 

이를 위해 연구팀은 임플란트의 장기적인 안전성과 효과를 평가하기 위한 동물 연구를 계획하기 시작했다. 또한 의료 기기 회사와의 잠재적인 파트너십을 모색하여 기술을 시장에 출시하고 도움이 필요한 환자에게 제공할 수 있도록 했다.

 

돌파구에 대한 소식이 퍼지면서 연구팀은 그들의 연구에 대해 수많은 찬사와 상을 받았다. 그들은 국제 컨퍼런스 및 심포지엄에서 연구 결과를 발표하도록 초대되어 다른 연구자 및 의료 전문가와 통찰력을 공유했다.   Impact Lab

 

원본 기사 : AI넷

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