KR101030429B1 - Composition for induction of bone formation - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A composition containing a mixture of sodium carboxy methyl cellulose and collagen for quickly inducing osteogenesis is provided. CONSTITUTION: A composition for inducing osteogenesis contains sodium carboxy methyl cellulose and collagen. The mixture of sodium carboxy methyl cellulose and collagen is in gel form. An osteogenic protein is BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12, or BMP-13. The composition contains 5-100 ug/ml of osteogenic protein.

Description

골 형성 유도 조성물{Composition for induction of bone formation}Composition for induction of bone formation

탈회골 기질; 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물; 및 골 형태 생성 단백질을 포함하는 골 형성 유도 조성물에 관한 것이다.Demineralized bone matrix; A mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen; And a bone formation inducing composition comprising a bone morphogenic protein.

결손된 골의 신속하고 완전한 회복을 위한 많은 실험적, 임상적 시도들이 오래전부터 진행되어 왔으며 그 동안의 노력으로 다양한 골이식재, 골대치재 및 골 성장 인자들이 연구, 개발되었다. 그러나 아직까지도 이상적이고 완벽한 골대체물은 개발되지 못하였으며, 이를 찾기 위한 여러 연구들이 다양하게 진행되고 있다.Many experimental and clinical trials for the rapid and complete recovery of the missing bone have been underway for a long time, and various bone grafts, substitutes and bone growth factors have been studied and developed. However, the ideal and perfect bone substitutes have not been developed yet, and various studies have been conducted to find them.

골 이식물은 골에 결함이나 상처가 있을 때 자연적인 재생 과정을 증대시키기 위하여 종종 이용된다. 이러한 골 이식물은 생체 적합성이 있어야 한다. 또한, 이상적인 골 이식물은 골형성적, 즉 골전도적임과 동시에 골 유도적이어야 하며, 이식에 앞서 외과의사에 의해 쉽게 조작될 수 있어야 하고, 이식 후에 강도와 성질이 생체 내에서 그대로 유지될 수 있어야 한다. 소정의 재생 능력면에서 천연 골은 잠재적인 이식물질이다. 그러나 자가(autogenic), 동종(allogenic) 및 이종(xenogeneic)의 골 이용은 부수적 질환 전이, 면역적 이식 거부, 환자 이환율 및 복잡한 외과적 절차에 의해 복잡해진다. 따라서 합성의 골 이식물질에 대한 관심이 집중되었다.Bone grafts are often used to augment the natural regeneration process when there are defects or wounds in the bone. Such bone grafts must be biocompatible. In addition, an ideal bone graft should be osteogenic, ie bone conductive and bone inductive, easily manipulated by a surgeon prior to transplantation, and be able to maintain strength and properties in vivo after transplantation. do. In terms of certain regenerative capacity, natural bone is a potential implant. However, autogenic, allogenic and xenogeneic bone use is complicated by concomitant disease metastasis, immune graft rejection, patient morbidity and complex surgical procedures. Thus, attention has been focused on synthetic bone graft materials.

일반적으로 널리 이용되는 골 유도성 물질은 탈회골 기질과 재조합 인간 골 형태 생성 단백질을 포함한다. 이러한 유기의 골 유도성 물질들은 전형적으로 액체 또는 젤라틴 캐리어와 함께 이식 부위로 운반된다. 이상적인 골 이식물은 재생능력을 최대화하기 위하여 풍부한 양의 골 유도성 물질들을 포함한다.In general, widely used bone inducing substances include demineralized bone matrix and recombinant human bone morphogenetic proteins. These organic bone inducers are typically delivered to the implant site with a liquid or gelatin carrier. An ideal bone graft contains abundant amounts of bone inducing substances to maximize regeneration.

상표명 TERUPLUG로 알려진 아텔로-콜라겐 스폰지는 골 보충용 확장물질로써 미국 FDA에서 승인된 재료이다. 주로 보존적 골 치유를 위해 삽입하여 사용되는 콜라겐 성분의 골 보충용 확장 물질로 이용되며, 원재료는 소의 피부에서 추출된 콜라겐으로써 생체 적합성을 향상시키고 항원성을 최소화하기 위해 열처리된 흡수성 아텔로-콜라겐으로 가공되어 만들어졌다. 주요 성분은 제1형 콜라겐(85-95%)과 제3형 콜라겐(5-15%)으로 구성되며 스폰지의 형태로 골결손부에 적용하기 용이하게 디자인되었다.Atelo-collagen sponge, known under the trade name TERUPLUG, is a US FDA approved material for bone supplement expansion. It is mainly used as a supplement for bone supplementation of collagen ingredient used to insert for conservative bone healing. The raw material is collagen extracted from bovine skin, and it is absorbent atelo-collagen that is heat treated to improve biocompatibility and minimize antigenicity. It is made by processing. The main component consists of type 1 collagen (85-95%) and type 3 collagen (5-15%) and is designed to be easily applied to bone defects in the form of a sponge.

관련 기술은 BMP-2를 혼합한 아텔로-콜라겐 스폰지의 골 형성 유도 효과를 개시하고 있다. 그러나, 콜라겐 스폰지에 BMP-2를 혼합하는 과정에서 스폰지의 탄력적인 물성에 의해 물리적인 강도가 가해질 경우, 주입되었던 BMP-2의 양이 외부로 손실되는 경우가 빈번하여 정확한 양의 BMP-2가 이식되지 않는 단점이 있다. 이러한 단점은 콜라겐 스폰지로부터 손실된 BMP-2가 체내의 원치 않은 곳으로 유입될 경우, 큰 부작용을 일으킬 수 있는 위험으로 작용할 수 있다. 또한, 시술의가 조작을 많이 해야 하는 번거로움이 있고, 이러한 조작에 의해 오염이 될 수 있는 소지가 있으며, 콜라겐 스폰지는 환자들의 다양한 골 결손 부위의 조건에 비해 그 크기 및 형태에 제약이 따른다. 또한, 결합된 골 유도성 물질의 양이 많아짐에 따라 골 이식물의 기계적 강도는 약해지며, 더구나 바람직한 양의 골 유도성 물질을 포함하고 있는 이식이라 할지라도 조작하기 어렵고 생체 내에서 부착력과 형상을 상실하기 쉽다.The related art discloses the bone formation inducing effect of atelo-collagen sponges mixed with BMP-2. However, in the process of mixing BMP-2 with collagen sponge, when the physical strength is applied by the elastic property of the sponge, the amount of BMP-2 injected is frequently lost to the outside, so that the correct amount of BMP-2 There is a disadvantage of not transplanting. These drawbacks can pose a risk of causing significant side effects when BMP-2 lost from collagen sponges enters the body undesirably. In addition, there is a hassle that the surgeon has to operate a lot, there is a possibility that it can be contaminated by the operation, the collagen sponge is limited in size and shape compared to the conditions of various bone defects of patients. In addition, as the amount of bone-inducing substance bound increases, the mechanical strength of the bone graft becomes weaker, and even transplantation containing a desirable amount of bone-inducing substance is difficult to operate and loses adhesion and shape in vivo. easy to do.

따라서, 종래 기술에 의하더라도, 면역 반응 없이 짧은 시간 내에 효과적으로 골 형성을 유도할 수 있는 골 형성 유도 조성물의 개발이 여전히 요구되고 있다.Thus, even with the prior art, there is still a need to develop a bone formation inducing composition that can effectively induce bone formation in a short time without an immune response.

탈회골 기질; 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물; 및 골 형태 생성 단백질을 포함하는 골 형성 유도 조성물을 제공한다.Demineralized bone matrix; A mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen; And it provides a bone formation inducing composition comprising a bone morphogenic protein.

일 양상은 탈회골 기질; 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물; 및 골 형태 생성 단백질을 포함하는 골 형성 유도 조성물을 제공한다.One aspect is demineralized matrix; A mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen; And it provides a bone formation inducing composition comprising a bone morphogenic protein.

일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물은 탈회골 기질을 포함할 수 있다.The bone formation inducing composition according to one embodiment may comprise a demineralized bone matrix.

용어, "탈회골 기질(demineralized bone matrix, DBM)"은 골(bone)로부터 세포 및 무기질을 제거하여 골의 형성과 관련된 인자들을 포함하는 물질을 의미한다. 탈회골 기질은 골의 재생 능력이 우수하여 정형외과 또는 치과 분야에서 골의 재생이 느리거나 불가능한 부위에 충진재로 사용되고 있다. 그러나, DBM 자체는 구조적인 강도가 골을 대체하기에 불완전하고, 골의 형태를 유지시키기 어렵기 때문에 골 형성 충진재로 사용하기 위해서는 다른 물질들과의 조합이 필요하다.The term “demineralized bone matrix (DBM)” refers to a substance that contains factors associated with bone formation by removing cells and minerals from the bone. Demineralized bone matrix is used as a filler in areas where bone regeneration is slow or impossible in orthopedic or dental fields due to its excellent bone regeneration ability. However, the DBM itself is incomplete to replace the bone, and because it is difficult to maintain the shape of the bone, a combination with other materials is required for use as a bone-forming filler.

다양한 탈회골 기질이 일 구체예에 사용될 수 있다. 예를 들어, 미립자나 섬유-기초한 제형, 섬유와 미립자 제형의 혼합물, 전체적으로 혹은 부분적으로 탈염된 제형, 표면 탈염된 제형을 비롯한 전체적 또는 부분적으로 탈염된 제형의 혼합물과 같은 탈회골 기질이 사용될 수 있다.Various demineralized bone matrices can be used in one embodiment. Demineralized bone matrices can be used, such as, for example, mixtures of whole or partially desalted formulations, including particulate or fiber-based formulations, mixtures of fiber and particulate formulations, totally or partially desalted formulations, surface desalted formulations. .

상기 탈회골 기질을 만드는데 사용되는 골은 살아있거나 죽은 조직의 임의의 공급원으로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 인간의 피질골을 사용할 수 있다. 적절 하게는, 골의 공급원은 일 구체예 따른 골 형성 유도 조성물의 최종 수용자에 적합하다. 이종 공급원도 가능하나, 면역 거부 반응을 최소화하기 위해서는 골의 공여자와 수용자가 동일 종이 되는 것이 바람직하다.The bone used to make the demineralized bone matrix can be obtained from any source of living or dead tissue. For example, human cortical bone can be used. Suitably, the source of bone is suitable for the final recipient of the bone formation inducing composition according to one embodiment. Heterologous sources are possible, but to minimize immune rejection, it is desirable that the donor and recipient of bone be the same species.

상기 탈회골 기질은 골 시료의 수득 후, 제분(milling) 또는 분쇄로 미립자로 만들 수 있다. 일 구체예에서, 상기 탈회골 기질의 입자는 100 내지 2000 마이크론의 최소 치수를 가질 수 있다. 미립화 이후, 상기 탈회골 기질은 염산과 같은 당업계에 공지된 탈염제를 처리하여 상기 골 입자로부터 무기물을 제거할 수 있다. 또는, 블록 형태 또는 전체 골의 형태로 먼저 탈염한 다음, 미립화시킬 수 있다. 한편, 상기 탈회골 기질은 일 구체예 따른 조성물의 제조 전에 멸균하여 동결 건조 처리를 할 수 있다.The demineralized bone matrix can be made into fine particles by milling or grinding after obtaining a bone sample. In one embodiment, the particles of the demineralized bone matrix can have a minimum dimension of 100 to 2000 microns. After atomization, the demineralized bone matrix can be treated with a desalting agent known in the art such as hydrochloric acid to remove inorganics from the bone particles. Alternatively, desalting may be first carried out in the form of blocks or whole bone and then atomized. On the other hand, the demineralized bone substrate may be sterilized by lyophilization before preparation of the composition according to one embodiment.

또한, 상기 조성물은 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합물은 겔 타입일 수 있다.In addition, the composition may comprise a mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen. Specifically, the mixture may be of gel type.

소듐 카르복시메틸 셀룰로즈는 대표적인 친수성 고분자 및 생체 적합성 고분자로서, 일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물에 포함된 구성 성분들의 접착력을 상승시키는 결합제의 역할을 할 수 있다. 또한, 콜라겐은 결합 조직의 주성분인 단백질 중 하나로, 본질적으로 우수한 면역학적 적합성을 가지며, 가공 처리가 용이하여 일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물 내에서 담체(carrier)의 기능을 할 수 있다. 예를 들어, I형, Ⅳ형, Ⅴ형 및 Ⅶ형의 콜라겐이 사용될 수 있다.Sodium carboxymethyl cellulose is a representative hydrophilic and biocompatible polymer, and may serve as a binder to increase the adhesion of the components included in the bone formation inducing composition according to one embodiment. In addition, collagen is one of proteins that is a major component of connective tissue, has inherently excellent immunological suitability, and is easy to process so that it can function as a carrier in a bone formation inducing composition according to one embodiment. For example, collagen of type I, IV, V and V can be used.

특히, 콜라겐은 상기 조성물이 이식될 수 있는 조직에 상대적으로 낮은 분포로 존재하는 콜라게나제에 의해서만 분해되므로, 안정성이 높으며, 일 구체예에 따 른 골 형성 유도 조성물 내에 포함된 하기 골 형태 생성 단백질의 확산을 지연시켜, 이식된 조직 내에서 상기 단백질의 기능이 활성화될 때까지 보호하는 역할을 할 수 있다.In particular, since collagen is degraded only by collagenase, which is present in a relatively low distribution in the tissue to which the composition can be implanted, it is highly stable and contains the following bone morphogenic proteins contained in the bone formation inducing composition according to one embodiment. By delaying the proliferation of the protein may serve to protect until the function of the protein in the transplanted tissue is activated.

상기 혼합물은 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐이 적절하게 혼합되어 겔 타입의 담체를 형성할 수 있다. 일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물 내에서, 상기 혼합물은 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 중량비가 20 : 80 내지 40 : 60가 되도록 혼합할 수 있으며, 30 : 70이 되도록 혼합하는 것이 가장 바람직하다.The mixture may be suitably mixed with sodium carboxymethyl cellulose and collagen to form a gel type carrier. In the bone formation inducing composition according to one embodiment, the mixture may be mixed such that the weight ratio of sodium carboxymethyl cellulose and collagen is 20:80 to 40:60, most preferably to 30:70.

또한, 일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물은 골 형태 생성 단백질을 포함할 수 있다.In addition, the bone formation inducing composition according to one embodiment may include a bone morphogenic protein.

골 형태 생성 단백질(bone morphogenic protein, BMP)은 골의 기질에서 유래한 호모이량체 단백질 중 하나로, 줄기세포 또는 전구세포의 골 분화 유도 및 골모 세포 이동 촉진을 통하여 골을 재생시키는 기능을 하는 것으로 알려져 있으며, 예를 들어, BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12 및 BMP-13 등이 이에 포함된다. 또한, 본 명세서에서 상기 BMP는 천연 및 재조합의 BMP를 포함한다. 일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물에 포함되는 골 형태 생성 단백질은 원핵 및 진핵 세포 발현 시스템을 이용한 당업계에 공지된 방법에 따른 유전자 재조합 기술에 의해 제조된 것일 수 있다.Bone morphogenic protein (BMP) is a homodimeric protein derived from the bone matrix and is known to play a role in regenerating bone through inducing bone differentiation of stem cells or progenitor cells and promoting osteoblast migration. Examples thereof include BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12, and BMP-13. In addition, the BMP herein includes natural and recombinant BMP. The bone morphogenic protein included in the bone formation inducing composition according to one embodiment may be prepared by genetic recombination techniques according to methods known in the art using prokaryotic and eukaryotic cell expression systems.

상기 BMP 중에서 특히, BMP-2는 미국과 유럽 FDA 허가를 받아 현재 임상에서 사용되고 있다. 그러나, BMP-2 단백질이 임상에서 사용되는 경우, 체내 반감기가 짧아서 상대적으로 많은 양을 필요로 한다. 일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물은 상기 BMP-2의 양을 최소한으로 하여(예를 들어, 5 ㎍/㎖ 내지 100 ㎍/㎖ 농도의 BMP-2), 적은 양으로 최대의 골 형성 유도 효과를 나타낼 수 있다. 다만, 상기 BMP-2의 양은 개별적인 환자 또는 치료를 요하는 질환에 따라 다소 달라질 수 있다.Of these BMPs, in particular, BMP-2 is currently used in clinical practice with US and European FDA approval. However, when BMP-2 protein is used in the clinic, the half-life in the body is short and requires a relatively large amount. The bone formation inducing composition according to one embodiment is to minimize the amount of the BMP-2 (eg, BMP-2 at a concentration of 5 μg / ml to 100 μg / ml), the maximum amount of bone formation induction effect Can be represented. However, the amount of BMP-2 may vary somewhat depending on the individual patient or the disease requiring treatment.

일 구체예에 따른 골 형성 유도 조성물은 상기 물질, 즉 탈회골 기질, 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물 및 골 형태 생성 단백질들을 적절한 비율로 혼합한 것일 수 있다.The bone formation inducing composition according to one embodiment may be a mixture of the above-mentioned material, that is, demineralized bone matrix, sodium carboxymethyl cellulose and collagen, and bone morphogenic proteins in an appropriate proportion.

상기 조성물은 탈회골 기질 및 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물의 중량비가 20 : 80 내지 40 : 60이거나, 또는 20 : 80 내지 25 : 75일 수 있으며, 여기에 5 ㎍/㎖ 내지 100 ㎍/㎖ 농도의 BMP-2 단백질이 포함될 수 있다. 상기와 같이 혼합된 조성물은 필요에 따라 적당한 양으로 나누어 제품의 형태로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 멸균 주사기에 상기 조성물을 0.3 내지 30 cc 만큼 충진된 형태로 제조할 수 있다.The composition may have a weight ratio of the demineralized bone substrate and the mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen in a range of 20:80 to 40:60, or 20:80 to 25:75, wherein 5 μg / ml to 100 μg / ml Concentrations of BMP-2 protein can be included. The mixed composition as described above may be prepared in the form of a product by dividing in an appropriate amount as necessary, for example, the composition can be prepared in a sterile syringe filled with 0.3 to 30 cc.

하나 이상의 구체예에 따른 탈회골 기질; 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 혼합물; 및 골 형태 생성 단백질을 포함하는 골 형성 유도 조성물은 기존의 제품에 비해 면역 반응 없이 짧은 시간 내에 효과적으로 골의 형성을 유도할 수 있다.Demineralized bone matrix according to one or more embodiments; A mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen; And a bone formation inducing composition comprising a bone morphogenic protein can effectively induce bone formation in a short time without an immune response as compared to conventional products.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, one or more embodiments will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are provided to illustrate one or more embodiments illustratively and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: 골 형성 유도 조성물의 제조Example 1 Preparation of Bone Formation Inducing Compositions

먼저, 인간의 피질골(cortical bone)(코라아본뱅크에서 가공)을 83% 에탄올과 6% 과산화수소 용액에 처리하여 골수 및 지질을 제거하였다. 이후, 띠톱 기계를 이용하여 골을 블록 형태로 절단하였다. 상기 절단된 블록을 bone mill_1(M20, Fritsch, 독일)에 넣고, 1차 분쇄를 한 다음, 다시 상기 1차 분쇄물을 bone mill_2(M35, IKA, 독일)에 넣고 2차로 분쇄하여 상기 1차 분쇄물의 크기를 더욱 작게 분쇄하였다. 상기 분쇄된 골 분말에서 파편을 제거하기 위해 용기에 골 분말 1 g당 15 ㎖의 정제수를 첨가하여 10분 동안 세척하고, 정제수를 교환하여 총 3회 세척을 실시하였다. 세척이 끝난 골 분말을 교반기에 넣고 골 분말 1 g당 15 ml의 0.6 N HCl을 첨가한 다음, 24℃에서 6시간 동안 200 rpm의 속도로 교반하였다. 상기 교반 후, 골 분말이 포함된 용액의 pH가 6.0 이상이 될 때까지 세척 작업을 반복하였다. 이후, 상기 골 분말에 83% 에탄올 및 6% 과산화수소를 처리하여 소독을 하고, 상층액을 제거한 다음, 12시간 동안 -70℃에서 냉동 보관하였다. 상기 결과물을 동결 건조 처리하여 탈회골 기질을 제조하였다.First, the human cortical bone (processed in Korabobonbank) was treated with 83% ethanol and 6% hydrogen peroxide solution to remove bone marrow and lipids. The bone was then cut into blocks using a band saw machine. The cut block is put into bone mill_1 (M20, Fritsch, Germany), and firstly pulverized, and then the first pulverized product is put into bone mill_2 (M35, IKA, Germany) and then crushed secondly to make the first crushing. The size of the water was crushed smaller. To remove debris from the crushed bone powder, 15 ml of purified water per 1 g of bone powder was added to the container and washed for 10 minutes, and the purified water was exchanged for three times. The washed bone powder was placed in a stirrer and 15 ml of 0.6 N HCl was added per 1 g of bone powder, followed by stirring at 24 ° C. at a speed of 200 rpm for 6 hours. After the stirring, the washing operation was repeated until the pH of the solution containing the bone powder was 6.0 or more. The bone powder was then sterilized by treatment with 83% ethanol and 6% hydrogen peroxide, the supernatant was removed, and stored frozen at -70 ° C for 12 hours. The resultant was freeze-dried to prepare a demineralized bone matrix.

멸균 처리된 플레이트에 상기 탈회골 기질을 적절하게 도포한 다음, 50 ㎍/㎖의 BMP-2를 혼합하고, 동결 건조 처리를 하였다. 이와 동시에, 5.7%의 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈(Spectrum Chemical MFG) 및 3%의 포르신 콜라겐(바이오랜드, 한국)을 중량비를 기준으로 30 : 70의 비율로 혼합하여 콜라겐 겔 담체(carrier)를 제조하였다. 상기 제조한 탈회골 기질 및 BMP-2의 혼합물과 콜라겐 겔 담체를 중량비를 기준으로 25 : 75 내지 20 : 80의 비율이 되도록 혼합하고, 상기 혼합물을 멸균 주사기에 적당한 양만큼 충진하였다. 멸균 주사기에 충진된 용량은 각각 0.3, 0.5, 1, 3, 5, 10, 15 및 30 cc였다.The demineralized bone matrix was appropriately applied to a sterile plate, then 50 μg / ml of BMP-2 was mixed and subjected to lyophilization. At the same time, 5.7% sodium carboxymethyl cellulose (Spectrum Chemical MFG) and 3% forcin collagen (Bioland, Korea) were mixed at a ratio of 30:70 based on the weight ratio to prepare a collagen gel carrier. . The mixture of the prepared demineralized bone substrate and BMP-2 and the collagen gel carrier were mixed in a ratio of 25:75 to 20:80 based on the weight ratio, and the mixture was filled in a sterile syringe by an appropriate amount. The doses filled in sterile syringes were 0.3, 0.5, 1, 3, 5, 10, 15 and 30 cc, respectively.

실시예Example 2: 동물 내 골 형성 유도 조성물의 이식 실험 2: Experiment of Transplantation of Bone Formation Inducing Composition in Animal

상기 실시예 1에서 제작한 골 형성 유도 조성물의 각 구성 요소의 조성비 조건에 따른 골 융합의 정도 및 효율을 확인하기 위해 랫트를 이용한 동물 이식 실험을 수행하였다.Animal transplantation experiments using rats were performed to confirm the degree and efficiency of bone fusion according to the composition ratio of each component of the bone formation inducing composition prepared in Example 1 above.

스프라그-다우리(Sprague-Dawley)계 랫트(웅성, 평균 체중 350 g)에 0.05 ㎖의 메데토미딘 및 0.2 ㎖ 졸레틸을 복강 주사하여 마취시켰다. 이어, 상기 랫트를 정중 절개(dorsal midline incision) 및 두 부분의 방중앙 근막 절개(paramedian fascial incision)하여 척추의 L4 및 L5의 횡돌기(transverse process)를 노출시켰다. 이후, 상기 노출된 횡돌기에서 피질을 제거하고, 척추측방 층(paraspinal bed) 내의 피질이 제거된 횡돌기 사이에 상기 조성물을 이식한 다음, 절개부를 봉합하였다. 랫트는 각 실험군마다 6마리씩 사용하였으며, 상기 과정에서 랫트의 사망은 없었다. 상기 동물 실험은 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 무균 상태로 수행 하였다. 상기 조성물을 이식한 랫트를 사육한 다음, 방사선 투과 사진 (Listem, Model REX-525RF, 한국), 촉진(manual palpation) 및 마이크로 CT (Skyscan 1072, Aartselaar, 벨기에)를 통해 이식 후 4주, 6주가 되는 시점에서 골 융합의 정도를 확인하였다.Sprague-Dawley rats (male, average body weight 350 g) were anesthetized by intraperitoneal injection of 0.05 ml of medemidine and 0.2 ml of zoletil. The rats were then dorsal midline incision and two-part median fascial incision to expose the transverse processes of L4 and L5 of the spine. The cortex was then removed from the exposed travertine, the composition was implanted between the cortex with the cortex removed in the paraspinal bed, and the incision was closed. Six rats were used for each experimental group, and there was no death of the rat. The animal experiment was performed in a sterile state according to conventional methods known in the art. Rats implanted with the composition were then bred, and then 4 and 6 weeks after transplantation via radiographic images (Listem, Model REX-525RF, Korea), manual palpation and micro CT (Skyscan 1072, Aartselaar, Belgium). The degree of bone fusion was checked at the time point.

한편, 상기 실험의 대조군으로는 각각 1 ㎍, 3 ㎍, 10 ㎍ 또는 50 ㎍의 BMP-2를 혼합한 콜라겐 스폰지(Bioland, 한국)를 상기와 동일한 방법으로 이식한 랫트를 사용하였으며, 실험군은 각각 1 ㎍, 3 ㎍, 10 ㎍ 또는 50 ㎍의 BMP-2가 혼합된 상기 실시예 1의 방법으로 제작한 조성물을 이식한 랫트를 사용하였다.On the other hand, as a control of the experiment was used a rat transplanted with a collagen sponge (Bioland, South Korea) mixed with 1 μg, 3 μg, 10 μg or 50 μg of BMP-2 in the same manner as above, respectively. Rats implanted with the composition prepared by the method of Example 1, wherein 1 μg, 3 μg, 10 μg or 50 μg of BMP-2 were mixed, were used.

도 1 및 도 2의 방사선 투과 사진에서 보는 바와 같이, 상기 대조군의 랫트의 척추는 BMP-2를 혼합한 콜라겐 스폰지의 이식 후 6주 후에도 50 ㎍의 BMP-2가 혼합된 콜라겐 스폰지가 이식된 랫트의 척추에서만 약 20%의 골 융합 정도를 보이는데 비해, 본 발명의 조성물을 이식한 경우에는 이식 후 4주만에 10 ㎍의 BMP-2가 혼합된 조성물이 이식된 랫트에서 약 50%의 골 융합을 보이고, 50 ㎍의 BMP-2가 혼합된 조성물이 이식된 랫트에서는 100%의 골 융합 정도를 보이는 것을 확인할 수 있었다.As shown in the radiographs of FIGS. 1 and 2, the spine of the control rats were transplanted with the collagen sponge mixed with 50 μg of BMP-2 even 6 weeks after the implantation of the collagen sponge mixed with BMP-2. Only about 20% of bone fusion was observed in the spinal column of the present invention. In the case of transplanting the composition of the present invention, approximately 50% of the bone fusion was achieved in the rat transplanted with the composition containing 10 μg of BMP-2 within 4 weeks after transplantation. It was confirmed that the rat implanted with a composition containing 50 μg of BMP-2 showed a degree of bone fusion of 100%.

또한, 도 3의 마이크로 CT 촬영 결과에서 보는 바와 같이, 10 ㎍의 BMP-2가 혼합된 콜라겐 스폰지가 이식된 랫트의 척추는 이식 후 6주 후에도 골 융합을 보이지 않는데 반해, 동일한 양의 BMP-2가 혼합된 본 발명의 조성물이 이식된 랫트에서는 완전하게 골이 융합된 것을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in the micro-CT imaging results of FIG. 3, the spine of the rats to which the collagen sponge mixed with 10 μg of BMP-2 was mixed did not show bone fusion even after 6 weeks after transplantation. In the rat transplanted with the composition of the present invention, it was confirmed that the bone was completely fused.

하기 표 1은 각각 1 ㎍, 3 ㎍, 10 ㎍ 또는 50 ㎍의 BMP-2가 혼합된 콜라겐 스폰지를 랫트의 척추에 이식하고 각각 4주 및 6주 후에 촉진을 통해 골 융합 정도를 확인한 결과이다.Table 1 below shows the results of confirming the degree of bone fusion through palpation of the collagen sponge mixed with 1 μg, 3 μg, 10 μg or 50 μg of BMP-2 into the spine of rats, and 4 and 6 weeks after the injection.

BMP-2의 함량Content of BMP-2 4주4 Weeks 6주6 weeks 1 ㎍1 μg 융합되지 않음Not fused 융합되지 않음Not fused 3 ㎍3 μg 융합되지 않음Not fused 융합되지 않음Not fused 10 ㎍10 μg 융합되지 않음Not fused 융합되지 않음Not fused 50 ㎍50 μg 융합되지 않음Not fused 20% 융합20% fusion

또한, 하기 표 2는 각각 1 ㎍, 3 ㎍, 10 ㎍ 또는 50 ㎍의 BMP-2가 혼합된 본 발명의 골 형성 유도 조성물을 랫트의 척추에 이식하고 각각 4주 및 6주 후에 촉진을 통해 골 융합 정도를 확인한 결과이다.In addition, Table 2 below shows that the bone formation inducing composition of the present invention mixed with 1 μg, 3 μg, 10 μg or 50 μg of BMP-2 was implanted into the spine of rats, respectively, and after 4 and 6 weeks, respectively, This is the result of checking the degree of fusion.

BMP-2의 함량Content of BMP-2 4주4 Weeks 6주6 weeks 1 ㎍1 μg 융합되지 않음Not fused 융합되지 않음Not fused 3 ㎍3 μg 융합되지 않음Not fused 20% 융합20% fusion 10 ㎍10 μg 50% 융합50% fusion 80% 융합80% fusion 50 ㎍50 μg 100% 융합100% fusion 100% 융합100% fusion

상기 결과를 종합해볼 때, 종래 제품(INFUSE, Medtronic)인 BMP-2가 혼합된 콜라겐 스폰지 형태의 조성물보다 본 발명의 조성물의 골 융합 효율이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.In summary, it was confirmed that the bone fusion efficiency of the composition of the present invention is much better than the collagen sponge-type composition in which BMP-2, which is a conventional product (INFUSE, Medtronic), is mixed.

도 1은 BMP-2를 혼합한 콜라겐 스폰지의 이식 후 6주 후의 랫트의 척추(대조군)에서 골 융합 정도를 나타내는 방사선 투과 사진이다.1 is a radiographic image showing the degree of bone fusion in the spine (control) of rats 6 weeks after implantation of collagen sponges mixed with BMP-2.

도 2는 본 발명의 조성물의 이식 후 6주 후의 랫트의 척추(실험군)에서 골 융합 정도를 나타내는 방사선 투과 사진이다.Figure 2 is a radiographic picture showing the degree of bone fusion in the spine (experimental group) of rats 6 weeks after implantation of the composition of the present invention.

도 3은 BMP-2가 혼합된 콜라겐 스폰지가 이식된 랫트의 척추 및 본 발명의 조성물이 이식된 랫트의 척추에서의 골 융합 정도를 보여주는 마이크로 CT 촬영 사진이다.Figure 3 is a micro-CT image showing the degree of bone fusion in the spine of rats implanted with collagen sponge mixed with BMP-2 and the spine of rats implanted with the composition of the present invention.

Claims (6)

탈회골 기질 및 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈와 콜라겐의 혼합물의 중량비가 20 : 80 내지 40 : 60인 혼합물로서, 상기 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈와 콜라겐의 혼합물은 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈 및 콜라겐의 중량비가 20 : 80 내지 40 : 60인 것인 혼합물; 및 골 형태 생성 단백질을 포함하는 골 형성 유도 조성물.The weight ratio of the demineralized bone substrate and the mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen is 20:80 to 40:60, wherein the mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen has a weight ratio of 20:80 to 40 to sodium carboxymethyl cellulose and collagen. : A mixture which is 60; And bone morphogenetic protein. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈와 콜라겐의 혼합물은 겔 타입인 것인 골 형성 유도 조성물.The bone formation inducing composition of claim 1, wherein the mixture of sodium carboxymethyl cellulose and collagen is of gel type. 제1항에 있어서, 상기 골 형태 생성 단백질은 BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12 및 BMP-13으로 이루어진 군으로부터 선택되는 골 형성 유도 조성물.According to claim 1, wherein the bone morphogenic protein BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12 and BMP-13 bone selected from the group consisting of Induction composition. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 5 ㎍/㎖ 내지 100 ㎍/㎖ 농도의 골 형태 생성 단백질을 포함하는 것인 골 형성 유도 조성물.The bone formation inducing composition of claim 1, wherein the composition comprises a bone morphogenic protein at a concentration of 5 μg / ml to 100 μg / ml. 삭제delete
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