“임플란트 대신 내 치아 심는다”…자연 뼈 성분으로 ‘치아 재생’ 길 열렸다

한림대춘천성심병원 박찬흠 교수팀 개발
자연 뼈 성분 활용 ‘치아 재생 바이오잉크’ 개발
국제학술지 ‘폴리머 테스팅’ 2026년 1월호 게재

박찬흠 교수. 한림대학교 제공

앞으로는 상실된 치아를 임플란트나 틀니로 대체하는 대신 본인의 줄기세포를 활용해 실제 치아 조직으로 재생하는 시대가 올 것으로 보인다.

한림대학교춘천성심병원 이비인후과 박찬흠 교수팀은 자연 뼈(Natural Bone) 성분을 활용해 치아 조직의 분화와 성장을 돕는 새로운 '3D 바이오잉크(DbpGMA)'를 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구는 국제학술지 '폴리머 테스팅(Polymer Testing)' 2026년 1월호에 게재되며 의학계의 주목을 받고 있다.

기존 임플란트나 틀니는 음식물을 씹는 기능은 수행하지만, 신경과 혈관을 통해 감각을 느끼고 손상 시 스스로 회복하는 생물학적 기능을 대신하기에는 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해 줄기세포를 이용한 치아 재생 연구가 활발했지만, 줄기세포가 치아 조직으로 잘 자라도록 이끌어주는 정밀한 '지지체'를 만드는 것이 난제였다.

박 교수팀은 자연 뼈에서 추출한 탈무기질 뼈 분말을 활용해 해결책을 찾았다. 90μm 미만의 미세한 뼈 가루에 빛을 쬐면 굳는 성질을 더해, 3D 프린터로 정교한 치아 모양을 만들 수 있는 바이오잉크를 개발한 것이다.

이번 연구의 가장 큰 성과는 별도의 성장 유도 약물 없이도 바이오잉크 자체가 줄기세포에게 "치아 조직으로 성장하라"는 신호를 보낸다는 점이다. 실험 결과, 바이오잉크에 담긴 치주 유래 줄기세포는 추가 처방 없이도 스스로 치아 세포로 분화했다.

또한 연구팀은 세포에 산소와 영양분을 공급할 '혈관 통로'를 만드는 데도 성공했다. 식용 색소인 타트라진을 활용해 0.7㎜ 크기의 미세한 구멍을 설계대로 뚫어냈으며, 이 통로를 통해 실제 액체가 막힘없이 흐르는 것을 확인했다. 이는 이식된 치아 조직이 몸속에서 죽지 않고 살아남을 수 있는 핵심 기술이다.

DbpGMA의 물리적 성질을 분석한 데이터. 한림대학교 제공

연구팀은 다양한 실험을 통해 바이오잉크의 농도가 20%일 때 세포 적합성과 형태 유지력이 가장 뛰어나다는 '황금 비율'도 찾아냈다. 이를 통해 환자 개개인의 구강 구조에 딱 맞는 맞춤형 치아 재생 가능성을 입증했다.

박찬흠 교수는 "이번 연구는 프린팅이 가능하고 치주유래줄기세포의 분화를 유도할 수 있는 바이오잉크 개발을 위한 파일럿 연구로, 본 연구에서 사용한 재료는 즉각 치아 제작에 적용하기에는 아직 한계가 있으며 향후 추가적인 보완과 후속 연구가 필요하다"고 말했다.

이어 "이번 연구는 자연 유래 뼈 조직의 생체 활성을 보존하면서도 고정밀 3D 프린팅이 가능한 바이오잉크 플랫폼을 확립했다는 데 의미가 있다"며 "앞으로 맞춤형 치아 재생 치료뿐 아니라 다양한 재생의료 분야로 기술을 확장해 나갈 계획"이라고 덧붙였다.

타트라진을 이용한 미세통로 구현 과정. 한림대학교 제공

한편 이번 연구는 '치아 형성 분화가 향상된 탈무기질 뼈 바이오잉크: 합성 및 특성 분석(Demineralized bone bioinks with enhanced odontogenic differentiation: Synthesis and characterizatio)'이라는 제목으로 고분자 분야의 권위 있는 국제학술지 '폴리머 테스팅(Polymer Testing)'에 2026년 1월 게재됐다.

춘천=이종구 기자 9155ing@asiae.co.kr