KR101331582B1 - 골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물 - Google Patents

골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101331582B1
KR101331582B1 KR1020117018122A KR20117018122A KR101331582B1 KR 101331582 B1 KR101331582 B1 KR 101331582B1 KR 1020117018122 A KR1020117018122 A KR 1020117018122A KR 20117018122 A KR20117018122 A KR 20117018122A KR 101331582 B1 KR101331582 B1 KR 101331582B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
scaffold
dextran
dextrin
Prior art date
Application number
KR1020117018122A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110139195A (ko
Inventor
바카 엠디 주키 아부
바하 파크리 후세인
무스타파 누르딘 모하메드
노리마 유소프
엘리아스 세이옹
Original Assignee
유니버시티 푸트라 말레이지아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유니버시티 푸트라 말레이지아 filed Critical 유니버시티 푸트라 말레이지아
Publication of KR20110139195A publication Critical patent/KR20110139195A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101331582B1 publication Critical patent/KR101331582B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3637—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the origin of the biological material other than human or animal, e.g. plant extracts, algae
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/20—Polysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/446—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with other specific inorganic fillers other than those covered by A61L27/443 or A61L27/46
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00—Drugs for skeletal disorders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

본 발명은 골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 3D-스캐폴드는 신규한 마이크로 및 마크로 구조로 제조되었다. 덱스트린, 덱스트란, 젤라틴 및 바이오미네랄(CaCO3) 가루에 기초한 다공성 스캐폴드를 열적 방법 및 동결 건조 방법으로 제조하였다. 다양한 조성의 다공성 스캐폴드의 제조(CaCO3 50g의 일정량과 함께, 젤라틴 20, 30 wt%, 덱스트린 20, 40 wt%, 덱스트란 바운더 30, 40, 50, 60 wt%). 스캐폴드의 성질은 X-레이 회절법(XRD), 시차주사열량법(DSC), 전자주사현미경(SEM) 및 압축 실험에 의하여 특성화하였다.

Description

골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물{POROUS BIOCERAMIC COMPOSITION FOR BONE REPAIR}
본 발명은 골 스캐폴드용 다공성 조성물, 보다 상세하게는 우수한 기계적 성질과 함께 우수한 생적합성, 생친화성 및 생활성을 갖는 골 스캐폴드용 다공성 조성물에 관한 것이다.
조직 및 기관 치료는 고대 시대부터 오늘날에 이르기까지 수술의 궁극적 목표가 되어 왔다. 생물질은 의료 장치의 구성 요소로서 질병, 외상 및 장애 치료에 있어 광범위하게 사용된다. 가장 중요한 진보는 소위 생활성 물질의 개발을 통해 이루어졌다. 이러한 생활성 물질은 숙조 조직과 상호작용하여 치유 과정을 보조하고 개선한다.
CaCO3 는 세라믹 블록, 과립 또는 CaCO3 시멘트의 형태로서 골 치료에 사용되어 왔는데, 이는 덱스트린, 젤라틴, 덱스트란 없이 단독으로는 약한 바이오세라믹이어서, 인체 내부에서 주요 하중 지지용 이식물로서 그 자체로는 사용될 수 없다. 덱스트린은 매우 견고하고, 단단하고, 보다 끈끈하고, 보다 빠르게 경화되기 때문에 사용되어 왔다. 스캐폴드를 제조하는 과정은 그 어떠한 복잡한 장치의 사용없이 단순하고, 스캐폴드는 4-5일 이내에 준비될 수 있다. 고온 또는 감마선에의 노출에 의해 손쉽게 살균되고 이들 기술 중 하나에 의해 영향받지 않는다. 이러한 스캐폴드는 의료 장치의 카테고리 III에 해당하는데, 이는 혈흐름 또는 중앙 신경 시스템과 직접적으로 접촉하지 않으나, 생물학적 영향을 미치거나, 또는 전적으로 또는 부분적으로 흡수되는, 영구적 사용을 의미하는 의료 장치이다.
가장 널리 연구되는 경질 조직공학적 접근 중 하나는 세포와 생분해성 스캐폴드간 상호작용을 이용하여 손실 또는 손상된 조직을 재생하는 것을 시도한다. 이러한 전략은 일반적으로 이식에 앞서 3-D 폴리머 매트릭스-스캐폴드 내에 세포를 접종하고 인비트로 배양하는 것과 관련된다. 생흡수성 스캐폴드는 신속한 관형성 및 신생 조직 성장을 촉진하기 위하여 반드시 생적합성이며 내부연결된 다공성 네트워크이어야 한다.
다양한 탄산칼슘 원료가 예전에 사용되었는데, 원료 중 몇몇은 균형 생태계 내에서 발견되는 균석회, 산호이다. 해양 암초로부터 유래한 천연 산호 외골격은 탄산칼슘으로 구성되어 있다. 이것은 1970년대 중반에 골-조직의 대용품으로 도입되었고 다양한 골격정형(orthopaedic) 및 두개 안면(craniofacial)의 골 결함을 치료하기 위하여 임상적으로 사용되어 왔다. 위기에 처한 종 이외에도 이러한 산호 종류는 자연적으로 매우 비싸고, 때로는 수집하기에 매우 값비싸다. 석회는 산호와 달리 심해저로부터 유래한 생광물로서의 바위 수집물이다. 이러한 물질은 그의 우수한 골 결합 능력으로 잘 알려져 있으나, 이들은 깨지기 쉽고 압축력에 대한 열악한 저항성을 갖는다. 상기 물질들의 의존성을 최소화하기 위하여, 쉽게 입수할 수 있는 새조개 패각(cockle shell)이 사용된다. 본 발명의 다공성 바이오세라믹 조성물은 우수한 골 결합능 및 압축력에 대한 강인하고 우수한 저항성을 갖는다.
덱스트린과 결합한 탄산칼슘계 세라믹이 본 연구에서 신규한 기술로서 사용되었다. 젤라틴 및 덱스트란은 스캐폴드를 지탱하는 본 성분 내 또 다른 두 물질이다.
제조된 다공성 3-D 스캐폴드는 주로 새조개 패각(CaCO3) 및 덱스트린을 포함하고 가열 및 동결-건조 방법을 통해 제조된다.
본 발명의 목적은 높은 기계적 성질을 갖는 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 인체에 적용가능한 기계적 성질뿐만 아니라 특이적인 큰 표면적으로 인하여 빠른 조직 반응 및 골융합을 촉진하기 위하여 적절한 기공 크기 및 유공성을 갖는 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열적 차이로 인한 그 어떠한 문제도 없는 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분해 속도 및 인체 내 생물학적 특성을 조절할 수 있는 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 것들을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 방법에 따르면, 다공성 조성물 기질의 유공성은 적절하게 조절될 수 있다.
이와 같은 목적들 및 다른 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 다공성 조성물은 새조개 패각분, 덱스트린, 젤라틴 및 덱스트란의 혼합물을 포함한다.
여기에서, 상기 다공성 조성물 기질 내 기공의 평균 크기는 또한 20-400 nm 사이인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 (a) 젤라틴, 덱스트란 및 덱스트린을 탈이온 열수에 용해시키는 단계, (b) 혼합물을 젓는 단계, (c) 혼합물에 새조개 패각분(cockle shell powder)을 첨가하는 단계, (d) 왁스 블록 형틀에 혼합물을 붓는 단계, (e) 혼합물을 상온에서 건조시키는 단계, (f) 왁스 블록 형틀을 제거하고, 스캐폴드를 취득하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 골 스캐폴드용 다공성 조성물을 제조하는 또 다른 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 (a) 젤라틴, 덱스트란 및 덱스트린을 탈이온 열수에 용해하고 새조개 패각분을 상기 혼합물에 첨가하는 단계, (b) 혼합물을 젓는 단계, (c) 혼합물을 왁스 블록 형틀에 붓는 단계, (d) 혼합물을 동결 건조기 내에서 건조시키는 단계를 포함한다.
도 1(a)-(c)는 다양한 크기의 마크로-마이크로 기공 및 균일한 내부를 갖는 샘플 334의 스캐폴드를 나타낸다.
도 2는 다양한 크기의 마크로-마이크로 기공 및 균일한 내부를 갖는 샘플 334의 스캐폴드를 나타낸다.
도 3은 다양한 크기의 마크로-마이크로 기공 및 균일한 내부를 갖는 샘플 352의 스캐폴드를 나타낸다(기공 크기는 20 내지 400 nm 사이로 평가된다).
도 4는 부피당 높은 표면적을 산출하기에 바람직한 샘플 262의 작은 직경 기공을 나타낸다.
도 5는 Phenom SEM을 사용하여 (동결-건조 방법에 의해 제조한 스캐폴드의) 기공의 유공성 및 상호연관관계를 나타낸다.
도 6은 DSC-온도 vs. 두 샘플인 샘플 262 및 334에 대한 열 흐름을 나타낸다.
도 7은 DSC-온도 vs. 한 샘플인 샘플 352에 대한 열 흐름을 나타낸다.
도 8은 생성물(샘플 352)의 전형적인 XRD 패턴을 나타낸다.
도 9는 생성물(샘플 262)의 전형적인 XRD 패턴을 나타낸다.
도 10은 모든 샘플에 있어서, 흡수된 물의 양을 보여주는 그래프를 나타낸다.
본 발명의 보다 완전한 이해 및 그에 수반하는 많은 이점은 하기의 상세한 설명 및 수반되는 도면을 참고하여 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기의 실시예는 설명의 방법으로서 인용되는 것이고, 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 아니된다.
실시예
스캐폴드 제조를 위한 재료
젤라틴
골의 유기상로부터 유래한 천연 단백질인 젤라틴은 콜라겐보다 훨씬 저렴하고 보다 쉽게 용액상태로 입수할 수 있다. 이것은 물에 용해하고 가교시켜 고분자 네트워크를 형성할 필요가 있다. 사용한 젤라틴은 보바인 피부로부터 유래한 것이었다. 젤라틴은 접착 및 스캐폴드의 강건함 및 견고함을 증진하기 위하여 사용된다. 젤라틴은 가열 또는 동결건조 과정 중에 발생하는 아미노산 사슬의 변화에 의하여 기계적 강도를 제공한다.
덱스트란
덱스트란은 그것의 생적합성, 생분해성, 비면역원적 및 비항원적 성질로 인하여 생리학적으로 무해한 생고분자이다. 덱스트란은 스캐폴드의 다공성을 증진시키기 위하여 사용된다.
덱스트린
덱스트린은 저분자량을 갖는 단순한 탄화수소이다. 덱스트린은 그것의 비독성 및 낮은 가격으로 인해 산업에서 널리 사용된다. 덱스트린은 끈끈하며 비변형 전분에 의해 형성되는 일반적인 전분 반죽보다 빨리 경화하는 능력을 갖는다. 이것은 용해 후 역행하고 궁극적으로 매우 견고하고 단단해지는 겔을 형성하는 경항이 있다.
새조개( Anadara granosa ) 패각분
새조개(Cockle)는 재래시장(wet market)으로부터 취득하였고, 패각으로부터 모든 이물을 제거한 후에 가루를 준비하였다.
스캐폴드 제조
새조개 패각분의 제조
본 연구는 새조개(Anadara granosa)로부터 획득한 신규한 3차원적 생기질을 조직공학에 스캐폴드로서 도입한다. 패각으로부터 유래한 가루는 Zuki et al. (2004)에 기술된 방법에 따라 준비하였는데, 이는 패각을 30분간 삶은 이후의 모든 이물질 제거를 포함하였다. 상기 패각은 완전히 백색이 될 때까지 철저하게 세척하였다. 패각 접합점 내 흑색선 또한 제거하였다. 패각은 모든 잔재 물질을 제거하기 위하여 다시 수분 동안 삶고 밤새도록 40℃ 오븐에서 건조시켰다. 상기 패각은 워링 블렌더(Blendor®, HCB 550, USA)를 사용하여 가루 형태로 변할 때까지 갈았다. 상기 가루는 스테인리스 스틸 여과기(Retsch, Germany)를 사용하여 90 ㎛에서 여과하고, 사용을 위해 준비되기 전에 100℃에서 열을 이용하여 살균하였다.
스캐폴드의 제조
실험을 위하여 4가지 가루 혼합물을 조제하였다. 이는 새조개 패각분(Cockle Shell powder, 50 g), 젤라틴(20 및 30 중량%), 덱스트란(20, 30, 40, 50 및 60 중량%), 덱스트린(20, 40 및 60 중량%)으로 구성되었다.
334, 352, 262, 226, 244로 번호가 매겨진, 젤라틴, 덱스트란, 덱스트린의 다양한 조성을 갖는 5개의 다른 종류의 스캐폴드를 제조하였다. 상기 5개의 스캐폴드는 하기 농도에 기초하여 제조되었다:
스캐폴드 334: 50g cs, 30g gel, 30g 덱스트란, 40g 덱스트린
스캐폴드 352: 50g cs, 30g gel, 50g 덱스트란, 20g 덱스트린
스캐폴드 262: 50g cs, 20g gel, 60g 덱스트란, 20g 덱스트린
스캐폴드 226: 50g cs, 20g gel, 20g 덱스트란, 60g 덱스트린
스캐폴드 244: 50g cs, 20g gel, 40g 덱스트란, 40g 덱스트린
약어
cs = 새조개 패각(cockle shell)
gel = 젤라틴
열적 방법에 의하여 제조된 스캐폴드
가열 균질화 교반기(Wiggen Hauser® Heating Stirring)를 사용하여, 3가지 물질의 가루(젤라틴, 덱스트란, 덱스트린)를 70-80℃의 탈이온 열수에 2시간 동안 녹이고, 마지막에 새조개 패각분을 상기 혼합물에 첨가하였다. 상기 혼합물의 반죽을 골 결함의 모양에 의존하는 왁스 블록 디자인 속으로 붓고, 상온(27℃)에서 건조를 위해 밤새 방치하였다. 24시간 후, 상기 왁스를 제거하고, 스캐폴드를 남기어 1-2일간 동일한 온도에서 계속 건조시켰다. 그 후, 스캐폴드를 60℃ 오븐에서 2일간 건조시켰다. 스캐폴드는 경화되었고 추후 사용을 위한 멸균을 위해 준비되었다.
동결 건조 방법에 의해 제조된 스캐폴드
교반기를 사용하여, 4가지 가루(새조개 패각분, 젤라틴, 덱스트란, 덱스트린)를 50℃의 탈이온수와 함께 60분 동안 혼합하여 물질들을 균일화하였다. 반죽을 몰드에 부어넣고 즉시 -80℃의 급속 동결기 속으로 옮겨 24시간 동안 두었다. 블록을 제거하고 동결건조기를 사용하여 -50℃에서 48시간 동안 건조시켰다. 건조된 스캐폴드를 멸균을 위하여 청정 장소에 보관하였다.
스캐폴드의 특성화
환경 전자주사현미경( Environmenta Scanning Electron Microscopy , ESEM )
환경 전자주사현미경(Philips XL30 ESEM) 분석 결과 스캐폴드는 다양한 크기의 마크로-마이크로 기공을 포함하고 균일한 내부를 보여주었다. 기공의 크기 및 그들의 배열, 그리고 기공 간의 상호연결관계 또한 ESEM을 사용하여 분석하였다. 현탁액 내에서 기공의 크기가 셀의 직경 보다 큰 이상, 부피당 높은 표면적을 생성하기 위하여 작은 직경의 기공이 바람직하다(전형적으로 10 ㎛)(도 1-5).
분해 방식
스캐폴드의 분해 방식은 물속에 10일간 담가두어 산정하였다. 이는 액상 시스템에서 수일 동안 스캐폴드의 무결성 평가하기 위한 것이었다. 스캐폴드는 많은 표면 붕괴를 보이지 않은 채 10일을 초과하여 지속되었다. 질적으로, 스캐폴드는 실험 내내 균일하게 견고 및 강건하게 관찰되었다. 붕괴 속도는 적절한 조직 재생 속도에 순응가능하여야 한다. 10일간의 평가 후에, 스캐폴드의 무결성은 실험 전체에 걸쳐 여전히 견고하였다.
기계적 테스트
스캐폴드의 건조 및 습윤 조건하에서, 1-kN 하중 셀을 사용하는 유니버설 메카니컬 테스팅 머쉰(Canton)인 인스트론 4302 기계를 사용하여 압축 실험을 수행하였다. 각 타입의 단일 샘플을 시험하였다. 사용된 압력이 장방형이라는 것을 제외하고는 뼈와 거의 유사하게, 각각의 세트에서 다양한 크기 및 모양을 가진 많은 샘플을 준비하였고, 아래 표 1에서 보여지는 바와 같이 다양한 구조 및 용적으로 생산되었다. 다양한 구조 및 용적 스캐폴드의 강건함은 점 스트레스 영역에서 측정되었다. 항복강도(yield strength)는 응력변형(stress-strain) 상의 항복점(yield point)에서 MPa로 측정하였다.

NO
샘플
너비
mm
두께
mm		 항복강도
(Yeild strength)
MPa
계수
(Modulus) MPa
224 건조 비침투
(Dry uninfiltrated)
14.30
7.97
11.43
144.5
224 건조 침투
(Dry infiltrated)
13.74
7.04
13.95
182.3
224 습윤 침투
(Wet infiltrated)
13.96
8.50
1.946
0.696
262 건조 비침투
(Dry uninfiltrated)
15.63
7.64
3.628
74.57
262 건조 침투
(Dry infiltrated)
16.32
8.37
3.429
20.74
262 습윤 침투
(Wet infiltrated)
13.56
8.87
0.132
0.428
352 건조 비침투
(Dry uninfiltrated)
12.60
7.49
13.19
187.5
352 건조 침투
(Dry infiltrated)
15.91
9.93
9.676
71.41
352 습윤 침투
(Wet infiltrated)
16.78
11.15
0.394
0.751
334 건조 비침투
(Dry uninfiltrated)
29.4
2.66
7.271
1231
334 건조 침투
(Dry infiltrated)
29.13
2.92
5.801
33.24
334 습윤 침투
(Wet infiltrated)
29.10
4.49
0.007
4.077
226 건조 비침투
(Dry uninfiltrated)
15.38
9.78
4.894
48.05
226 건조 침투
(Dry infiltrated)
13.89
7.80
5.250
148.8
226 습윤 침투
(Wet infiltrated)
15.75
9.57
2.779
0.639
표 1: 건조 및 습윤 스캐폴드의 강도.
시차주사열량법 ( Differential Scanning Calorimetry , DSC )
스캐폴드 샘플의 다른 비율을 시차주사열량법(DSC)으로 측정하였다. METTLER TOLEDO(DSC822e Swizzerland)를 사용하여 가루들의 열적 전이를 분석하였다. 전형적으로 3가지 샘플 5 mg의 무게를 달았다. 이들을 실온(25℃)으로부터 250℃에 이르기까지 10 ℃/분의 비율로 스캔하였다.
DSC는 스캐폴드를 제작하기 위해 사용되는 가루들의 열적 전이를 분석하기 위하여 사용되었다. 관찰되는 두 번째 피크는 새조개 패각분 결정의 용해로 인한 것일 수 있으며, 관찰되는 샘플의 첫 번째 피크는 3가지 가루(powder)를 가리킨다. 열적 특징은 100℃의 첫 번째 피크와 샘플의 두 번째 피크를 가지는 스캐폴드의 것이었다. 그것은 또한 새로운 결합을 형성하면서 물질들 간에 좋은 혼화 능력을 나타내었다(도 6-7).
X- 레이 회절 분석법
결정형 무정형 속성을 특성화하고 어떠한 결정형 상이 존재하는지 밝히기 위하여 상온에서 광각 X-레이 회절 시험을 수행하였다. 0-700의 회절각도를 갖는 X'PERT.PRO 필립스 PW3040/60(XRD) 회절계 시스템을 활용하였다. 스캐폴드는 분석에 앞서 분쇄하였다. 40 kV의 가속 전압 및 30 mA를 분석에 사용하였다.
CaCO3의 결정형/무정형 속성을 특성화하고 어떠한 결정형 상이 존재하는지 밝히기 위하여 XRD를 사용하였다. 1000 초과 및 500 내지 1000 사이와 같은, 오직 CaCO3의 주요 반사 피크만이 상기 나노 CaCO3 입자의 X-레이 회절 패턴 내에 존재하였으며, 젤라틴, 덱스트린, 덱스트란과 같은 공통의 2차 상은 발견되지 않았는데, 이는 CaCO3의 상 조성(phase composition)을 확인시키는 것이었다(도 8-9).
물 흡수 테스트
샘플을 비독성 디클로로메탄(CH2Cl2) 용액에 녹이고 고도로 기화시킨 폴리(L-락타이드)PLA 및 폴리카프로락톤 PCL에 의하여 제조한 공중합체의 다양한 양으로 침투시켰다. 다른 종류의 스캐폴드를 물에 10분 동안 담그고, 흡수된 물의 양을 측정하였다. 스캐폴드를 물속에 10분간 담그고 건조시킨 후, 두 번째의 10분간 담그기를 실시하였다.
스캐폴드를 물속에 10분 동안 담그고 흡수된 물의 양을 동결법으로 측정하였다. 도 10의 결과는 사용한 공중합체의 부피가 커질수록 물 흡수에 대한 저항성이 개선된다는 것을 나타낸다. 첫 번째 10분 후, 244(11.428), 352(7.547) 그룹 내에 시퀀스 침투된 스캐폴드는 334(5.172), 226(7.692), 262(6.25) 그룹에 의하여 침투된 것들보다 더 저항적이었다.
이렇듯 기술되어진 본 발명과 동일한 것이 다양한 방법으로 변형될 수 있다는 것은 자명할 것이다. 이와 같은 변형들은 본 발명의 권리 범위 내에 속하는 것으로 간주될 것이며, 그와 같은 모든 변형은 당업자에게 자명한 것과 같이 하기의 청구항의 권리 범위 내에 속하도록 의도된 것이다.

Claims (17)

  1. 새조개 패각분(cockle shell powder), 덱스트린, 젤라틴 및 덱스트란의 혼합물을 포함하는 골 치료를 위한 3D-스캐폴드용 다공성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 새조개 패각분 50 중량부, 젤라틴 30 중량부, 덱스트란 30 중량부 및 덱스트린 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 다공성 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 새조개 패각분 50 중량부, 젤라틴 30 중량부, 덱스트란 50 중량부 및 덱스트린 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 다공성 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 새조개 패각분 50 중량부, 젤라틴 20 중량부, 덱스트란 60 중량부 및 덱스트린 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 다공성 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 새조개 패각분 50 중량부, 젤라틴 20 중량부, 덱스트란 20 중량부 및 덱스트린 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 새조개 패각분 50 중량부, 젤라틴 20 중량부, 덱스트란 40 중량부 및 덱스트린 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 다공성 조성물.
  7. (a) 젤라틴, 덱스트란 및 덱스트린을 탈이온 열수에 용해시키는 단계;
    (b) 혼합물을 교반하는 단계;
    (c) 상기 혼합물에 새조개 패각분(cockle shell powder)을 첨가하는 단계;
    (d) 상기 혼합물을 왁스 블록 형틀에 붓는 단계;
    (e) 상기 혼합물을 건조시키는 단계;
    (f) 왁스 블록 형틀을 제거하고, 스캐폴드를 취득하는 단계; 및
    (g) 상기 스캐폴드를 건조시키는 단계
    를 포함하는 3D-스캐폴드의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단계 (a) 중의 탈이온 열수의 온도는 70 내지 80℃이고 상기 단계 (a)는 2 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 것인 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 단계 (d) 중의 왁스 블록의 모양 및 크기는 골 결함의 모양 및 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 것인 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 단계 (e)는 상기 혼합물을 상온 및 상압에서 하룻밤 방치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것인 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 단계 (f) 중의 스캐폴드는 상온에서 1 또는 2일간 건조된 다음 상기 스캐폴드가 60℃의 오븐에서 2일간 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. (a) 새조개 패각분(cockle shell powder), 젤라틴, 덱스트란 및 덱스트린을 탈이온 열수에 용해시키는 단계;
    (b) 혼합물을 교반하는 단계;
    (c) 상기 혼합물을 왁스 블록 형틀에 붓는 단계; 및
    (d) 상기 혼합물을 동결 건조 장치 내에서 건조시키는 단계
    를 포함하는 3D-스캐폴드의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 단계 (a) 중의 탈이온 열수는 온도가 60℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 이 단계는 재료를 균일화하기 위하여 교반기 내에서 60분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 급속 동결 장치의 온도는 -80℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 단계 (d)는 24 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 것인 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 스캐폴드는 동결 건조기를 사용하여 -50℃에서 24 시간 동안 더 건조되는 것을 특징으로 하는 것인 방법.
KR1020117018122A 2009-01-02 2009-06-09 골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물 KR101331582B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MYPI20090002A MY159533A (en) 2009-01-02 2009-01-02 Porous bioceramic composition for bone repair
MYPI20090002 2009-01-02
PCT/MY2009/000069 WO2010077128A2 (en) 2009-01-02 2009-06-09 Porous bioceramic composition for bone repair

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110139195A KR20110139195A (ko) 2011-12-28
KR101331582B1 true KR101331582B1 (ko) 2013-11-21

Family

ID=41343259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117018122A KR101331582B1 (ko) 2009-01-02 2009-06-09 골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8545894B2 (ko)
EP (1) EP2379121B1 (ko)
JP (1) JP5442770B2 (ko)
KR (1) KR101331582B1 (ko)
MY (1) MY159533A (ko)
WO (1) WO2010077128A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180110688A (ko) * 2017-03-29 2018-10-11 고려대학교 산학협력단 생체모방 경사기능형 다공성 세라믹 소재 제조를 위한 세라믹 기반 3차원 압출성형 기술
US11114021B2 (en) 2018-04-04 2021-09-07 Samsung Display Co., Ltd. Display device, method of manufacturing the same, and glass stack

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8834937B2 (en) * 2010-09-10 2014-09-16 Aichi Gakuin Bone filling material comprising sintered titanium dioxide and dextrin and method for reconstructing bone defects using the same
US10346817B2 (en) * 2013-10-09 2019-07-09 Paypal, Inc. Communication device interface for monetary transfers through a displayable contact list
JP6596628B2 (ja) * 2013-10-17 2019-10-30 日産化学株式会社 感光性繊維およびその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050118230A1 (en) * 2003-10-22 2005-06-02 Encelle, Inc. Methods and compositions for regenerating connective tissue
EP1270025B1 (en) * 2001-06-27 2006-05-10 Ethicon, Inc. Porous ceramic/porous polymer layered scaffolds for the repair and regeneration of tissue
EP1712244A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-18 Ebi, L.P. Composite bone graft material

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2706308B1 (fr) 1993-02-05 1995-09-08 Camprasse Georges Prothèses orthopédiques et ciment de scellement biologique en nacré.
SI20848A (sl) * 2001-03-14 2002-10-31 Lek, Tovarna Farmacevtskih In Kemijskih Izdelkov, D.D. Farmacevtska formulacija, ki vsebuje atorvastatin kalcij
CA2721269A1 (en) * 2008-04-15 2009-10-22 Osteogenex Inc. Compounds and methods for altering bone growth

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1270025B1 (en) * 2001-06-27 2006-05-10 Ethicon, Inc. Porous ceramic/porous polymer layered scaffolds for the repair and regeneration of tissue
US20050118230A1 (en) * 2003-10-22 2005-06-02 Encelle, Inc. Methods and compositions for regenerating connective tissue
EP1712244A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-18 Ebi, L.P. Composite bone graft material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180110688A (ko) * 2017-03-29 2018-10-11 고려대학교 산학협력단 생체모방 경사기능형 다공성 세라믹 소재 제조를 위한 세라믹 기반 3차원 압출성형 기술
KR102353476B1 (ko) 2017-03-29 2022-01-21 고려대학교 산학협력단 생체모방 경사기능형 다공성 세라믹 소재 제조를 위한 세라믹 기반 3차원 압출성형 기술
US11114021B2 (en) 2018-04-04 2021-09-07 Samsung Display Co., Ltd. Display device, method of manufacturing the same, and glass stack

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010077128A3 (en) 2010-12-23
US20110287107A1 (en) 2011-11-24
KR20110139195A (ko) 2011-12-28
US8722099B2 (en) 2014-05-13
US8545894B2 (en) 2013-10-01
JP2012514488A (ja) 2012-06-28
MY159533A (en) 2017-01-13
EP2379121A2 (en) 2011-10-26
WO2010077128A2 (en) 2010-07-08
JP5442770B2 (ja) 2014-03-12
US20140027939A1 (en) 2014-01-30
EP2379121B1 (en) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Hybrid nanostructured hydroxyapatite–chitosan composite scaffold: Bioinspired fabrication, mechanical properties and biological properties
Fellah et al. Bone repair using a new injectable self‐crosslinkable bone substitute
KR101331582B1 (ko) 골 치료용 다공성 바이오세라믹 조성물
KR20090082883A (ko) 재흡수성이 우수한 거대기공성 인산칼슘 시멘트 아파타이트
Tang et al. A fast degradable citrate-based bone scaffold promotes spinal fusion
Chen et al. Nanohydroxyapatite/cellulose nanocrystals/silk fibroin ternary scaffolds for rat calvarial defect regeneration
US20210121606A1 (en) Ionic-doped composition methods and uses thereof
CN101596330B (zh) α-半水硫酸钙/β-磷酸三钙多孔颗粒型复合人工骨及其制备方法
Escobar-Sierra et al. Chitosan/hydroxyapatite scaffolds for tissue engineering manufacturing method effect comparison
JP5578499B2 (ja) リン酸カルシウム／生分解性ポリマーハイブリッド材料並びにその製法及びハイブリッド材料を用いたインプラント
Hu et al. Sr-HA scaffolds fabricated by SPS technology promote the repair of segmental bone defects
Kai et al. Fabrication of a two-level tumor bone repair biomaterial based on a rapid prototyping technique
US20110064822A1 (en) Biomaterial and preparation method thereof
AU775040B2 (en) Composites
CN105664247A (zh) 纳米硅酸钙纤维/玉米蛋白复合材料及其制备方法和应用
CN111012946B (zh) 一种温敏性磷酸钙骨水泥及其制备方法
CN107899088A (zh) 一种用于预防去除内固定物后再骨折的多孔生物支架及其制备
TWI625139B (zh) 具生物基質的骨骼工程複材之製造方法及其製品
KR20200121446A (ko) 치주 조직 재생용 이식재 및 이의 제조방법
LT6309B (lt) Trimatis porėtas celiuliozės karkasas kaulo inžinerijai ir jo gavimo būdas
US20190160198A1 (en) Bioabsorbable dermal regeneration matrix and methods of making and using same
WO2019077348A1 (en) POROUS MATERIAL
JP4671596B2 (ja) 多孔質骨修復材料およびその製造方法
KR20190043339A (ko) 물리적 특성이 우수한 콜라겐 멤브레인 및 그 제조방법
CN116574283B (zh) 蚕丝蛋白块材的制备方法及蚕丝蛋白块材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160516

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee