오사카 대학과 오카야마 대학의 공동 연구 그룹은 뼈 내부의 뼈 기질 배향성(콜라겐 섬유/아파타이트 결정이 한 방향으로 규칙적으로 배열하는 원자 구조)이 높은 감염 저항성을 발휘하여 세균 감염을 방지한다. 일을 처음 발견했다.
본 연구 그룹은 골량과 골밀도뿐만 아니라 뼈 기질 배향성이 뼈의 역학 기능을 강하게 지배하고 있다는 것을 지금까지 분명히하고 있다.특히 재생골에서는, 건전골과 유사한 골기질 배향성이 갖추어진 뼈를 형성하는 것이, 수술후 감염증의 예방에도 유효하지 않을까 하는 가설을 세워, 이번, 콜라겐/아파타이트 배향화 골 기질 의 형성이 세균 감염에 미치는 영향을 검토했다.
금속 3D 프린팅 기술로 일방향성의 미세한 홈구조를 제작하고, 홈기판상에서 골아세포의 배양을 실시하면, 일방향으로 갖추어진 골아세포가 구축하는 골기질도, 생체골과 유사 한 규칙적인 배향성을 달성할 수 있음을 발견했다.이것을 대장균과 공동배양함으로써, 세포 기능이 대장균의 부착, 생존, 증식에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다.
그 결과, 조기에 배향화된 골아세포가 대장균의 부착을 크게 억제하는 것을 발견하였다.또한 장기적으로는 항균 단백질의 일종인 β-defensin 2 및 3을 많이 생산하는 것을 발견하고, 이들이 대장균을 용해하는 작용에 의해 높은 감염 저항성을 나타내, 대장균 수를 대폭 경감하는 것 알았다.
본 연구에 의해, 뼈가 원래 가지는 건전한 뼈 기질 배향성이, 뼈의 역학적 강도를 높일 뿐만 아니라, 뼈 형성의 조기~장기에 걸쳐 강력한 감염 저항능을 나타내는 것을 세계에서 처음으로 실증했다.즉, 골 기질 배향화를 유도하는 뼈 장치는 조기 골치유의 건전화를 가져오면서 수술 후 감염의 억제에 뛰어난 효과를 발휘하는 것으로 생각된다고 한다.이 결과는 뼈 질환의 조기 회복을 가능하게하는 의료 장치의 설계로 이어질 것으로 기대된다.
논문 정보:【Biomaterials Advances】Host bone microstructure for enhanced resistance to bacterial infections
