KR101539854B1

KR101539854B1 - Implant

Info

Publication number: KR101539854B1
Application number: KR1020130119647A
Authority: KR
Inventors: 이광복; 박종관; 정우석
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-07-27
Also published as: KR20150041299A

Abstract

본 발명은 골 형성 물질을 가진 임플란트에 관한 것으로, 골 형성 물질을 내부에 수용하는 채널이 형성되고, 상기 채널의 양단부는 임플란트 표면에 위치한 상태에서 상기 골 형성 물질은 상기 채널의 외부로 서방되도록 하여 골이 상기 채널 내부로 형성되어 자라도록 한 것이 특징이다.
본 발명에 따른 임플란트는, 임플란트 표면이 부착되는 것이 아니라, 임플란트의 내부로 뼈가 생성하여 자라게 됨으로써 이식된 임플란트와 기존의 뼈 사이에는 확고한 결합력이 형성되는 효과가 발생한다.The present invention relates to an implant having a bone forming material, wherein a channel for receiving an osteogenic material is formed, and both ends of the channel are positioned on the surface of the implant, So that the valleys are formed inside the channel.
The implant according to the present invention is not attached to the surface of the implant but is formed and grown into the inside of the implant so that a firm binding force is formed between the implanted implant and the existing bone.

Description

IMPLANT WITH IMPROVED BONDING {IMPLANT}

본 발명은 골 형성 물질을 함유한 임플란트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관절표에 부착하는 인공 무릎관절과 같은 인공 관절 기기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 상기 인공 관절 기기에 골 형성 단백질이나 자가 줄기세포와 같은 생체활성물질을 함침시킨 후, 생체 내 이식 후, 상기 골 형성 단백질 등을 서방시킴으로써, 뼈와 인공 관절 기기 간의 융합 속도 향상과 고정력 증가를 기대할 수 있는 인공 관절 기기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an artificial joint device such as an artificial knee joint attached to a joint table, and more particularly to an artificial joint device such as an osteogenic protein, Cells, and then, after implantation in vivo, the osteogenic proteins and the like are allowed to stand, whereby the fusion rate between the bone and the artificial joint device can be improved and the fixation force can be expected.

생체 내에서 뼈의 일부가 파손되거나 훼손된 경우 파손 내지 훼손된 부분을 특수한 재질로 형성한 인공적인 뼈를 기존의 뼈 조직에 부착하는 시술을 하게 된다. 이때, 이식되어 생체의 뼈 조직에 부착되어, 뼈를 대체하는 인공 관절 등 인공뼈(이하, '임플란트'라고 함)는 사람의 뼈와의 골 유착 또는 융합이 매우 중요하다. 이를 개선하고나, 다양한 골 성장 촉진제 등이 개발되고 있으나, 문제는 생체 내에 이식된 임플란트와 기존의 존재하는 뼈 사이에 접착력 내지 융착력이 문제된다.When a part of the bone is broken or damaged in the living body, the artificial bone formed by the special material of the damaged or damaged part is attached to the existing bone tissue. At this time, artificial bones (hereinafter referred to as 'implants') such as artificial joints which are implanted and attached to the bone tissue of the living body and replace the bones are very important for osseointegration or fusion with human bones. Various bone growth promoters have been developed to improve this problem. However, the problem is that adhesion or fusion force between implants implanted in a living body and existing bone is a problem.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에서는 생체 조직의 뼈(10)에 임플란트(20)가 부착되는 경우, 임플란트(20)가 부착되는 뼈(10)의 부위에 접착력을 가진 본 시멘트(30)를 일정량 도포한 상태에서 임플란트를 접착하여 뼈와 임플란트 사이의 결합력을 확보하도록 하였다.1, in the prior art, when the implant 20 is attached to the bone 10 of the living tissue, the present cement 30 having an adhesive force to the site of the bone 10 to which the implant 20 is attached, The implant was attached to the bone to secure the bonding force between the bone and the implant.

그러나, 이러한 종래 방법은 임플란트와 기존의 뼈 사이라는 한정된 표면에서만 접착력이 발생하므로 충분한 결합력을 발생하기 어렵고, 또한 골 시멘트의 특성상 너무 빠른 시간에 딱딱하게 굳어버리기 때문에 역시 충분한 결합력을 확보하기 어려웠다.However, such a conventional method has difficulty in securing a sufficient binding force because adhesive strength is generated only on a limited surface between the implant and existing bone, and hardness is hardened in a very short time due to the characteristic of bone cement.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 임플란트와 뼈 사이에 결합력이 충분한 구조를 가진 임플란트를 제공하는 것이 목적이며,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an implant having a structure having a sufficient bonding force between an implant and a bone,

또한, 생체 내로 이식 삽입된 이후에도 지속적으로 골 성장 촉진제를 서서히 방출하여, 임플란트와 뼈 사이의 고정력을 향상시킬 수 있는 임플란트를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide an implant capable of gradually releasing a bone growth promoter continuously after implantation in vivo, thereby improving the fixation force between the implant and the bone.

본 발명은, 골 형성 물질을 내부에 수용하는 채널이 형성되고, 상기 골 형성 물질은 상기 채널의 외부로 서방되는 것을 특징으로 하는 임플란트를 제공한다. According to the present invention, there is provided an implant, wherein a channel for receiving an osseous material is formed, and the bone formation material is extended to the outside of the channel.

상기 채널의 양단부는 임플란트 표면에 위치하는 것이 바람직하다.Both ends of the channel are preferably located on the surface of the implant.

상기 골 형성 물질은 마이크로 캡슐의 내부에 주입된 상태로 채널 내부에 수용되며, 상기 마이크로 캡슐의 막은 시간의 경과에 따라 소실되되, 각각의 마이크로 캡슐이 소실되는 시간은 차이가 있도록 한다.The bone-forming material is contained in the microcapsule and is accommodated in the channel. The microcapsule film disappears with time, and the time for disposing of the microcapsules is different.

상기 채널의 양단에는 내부에 수용된 마이크로 캡슐의 외부 이탈을 방지하는 그물망이 구비된다.At both ends of the channel, a mesh is provided to prevent the microcapsules contained therein from escaping from the outside.

상기 채널은 임플란트 내부를 관통하는 제1채널; 및 상기 제1채널에서 수직하게 분기하는 제2채널;로 이루어지거나 또는 상기 채널은 임플란트 내부를 관통하는 제1채널; 상기 제1채널에서 분기하는 제2채널; 및 상기 제2채널에서 분기하는 제3채널;로 이루어진다.The channel having a first channel through the interior of the implant; And a second channel vertically diverging from the first channel or the channel comprises a first channel penetrating the interior of the implant; A second channel diverging from the first channel; And a third channel branching from the second channel.

상기 골 형성 물질은 BMP-2 일 수 있다.The bone-forming material may be BMP-2.

또한, 본 발명은, 골 형성 물질은 내부에 수용하는 다수 개의 마이크로 캡슐; 상기 마이크로 캡슐을 수용하는 채널; 상기 채널의 양단에 구비되어 마이크로 캡슐의 이탈을 방지하는 그물망;을 포함하고, 상기 마이크로 캡슐은 인체에 장착된 후 시간의 경과에 서로 차이를 두고 소실된다.The present invention also relates to a method for manufacturing a bone microspheres comprising: a plurality of microcapsules containing an osteogenic material therein; A channel for receiving the microcapsule; And a net provided at both ends of the channel to prevent the microcapsules from being separated from each other. The microcapsules are separated from each other with a lapse of time after being mounted on the human body.

상기 마이크로 캡슐의 소실에 따라 골 형성 물질이 상기 채널의 외부로 방출되어, 인체의 뼈가 상기 채널의 내부로 성장하게 된다.As the microcapsules are lost, the osteogenic material is released to the outside of the channel, and the bone of the human body is grown into the inside of the channel.

본 발명에 따른 임플란트는, 임플란트 표면이 부착되는 것이 아니라, 임플란트의 내부로 뼈가 생성하여 자라게 됨으로써 이식된 임플란트와 기존의 뼈 사이에는 확고한 결합력이 형성되는 효과가 발생한다.The implant according to the present invention is not attached to the surface of the implant but is formed and grown into the inside of the implant so that a firm binding force is formed between the implanted implant and the existing bone.

또한, 본 발명은 임플란트 내부에 골 성장 촉진제를 용이하게 구비하고 서서히 방출될 수 있도록 함으로써 임플란트 내부로 뼈가 서서히 그리고 효과적으로 생성되도록 한다. 특히 미세한 크기의 채널을 통하여 방출되는 골 성장 촉진제에 의하여, 임플란트 내부로 뼈가 자라기 때문에, 임플란트와 뼈 사이의 융합이 효과적으로 일어나고, 최종적으로 뼈에 대한 고정력이 확고하게 보증된다.
In addition, the present invention facilitates the provision of a bone growth promoter inside the implant and allows the implant to be slowly released, thereby allowing the bone to be gradually and effectively produced inside the implant. Particularly, since the bone is grown inside the implant due to the bone growth promoter released through the channel having a small size, the fusion between the implant and the bone is effectively performed, and finally, the fixation force to the bone is firmly guaranteed.

도 1은 종래 기술에 따른 임플란트 부착방법이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 부착모습이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 모습이며,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트의 모습이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 일부 모습이며,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 내부에 골 생성물질이 배치된 모습이며,
도 7은 도 6의 골 생성물질 중 일부가 서방되고 뼈가 생성되는 모습이며,
도 8은 본 발명에 따른 임플란트에 뼈가 생성되어 견고하게 부착되는 모습이며,
도 9는 본 발명에 따른 임플란트가 적용될 수 있는 인체의 예시적인 부위를 도시한 모습이다.1 is a method of attaching an implant according to the prior art,
FIG. 2 is a view showing an implant according to an embodiment of the present invention,
3 is a view of an implant according to an embodiment of the present invention,
4 is a view of an implant according to another embodiment of the present invention,
5 is a partial view of an implant according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a view illustrating a bone-forming material disposed within an implant according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 shows a state in which some of the bone-producing material of FIG. 6 is sustained and bones are produced,
FIG. 8 is a view showing bone formation and firmly attached to the implant according to the present invention,
9 is a view showing an exemplary region of the human body to which the implant according to the present invention can be applied.

이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. In addition, abbreviations displayed throughout this specification should be interpreted to the extent that they are known and used in the art unless otherwise indicated herein.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 부착모습이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 모습이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트의 모습이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 일부 모습이며, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 내부에 골 생성물질이 배치된 모습이며, 도 7은 도 6의 골 생성물질 중 일부가 서방되고 뼈가 생성되는 모습이며, 도 8은 본 발명에 따른 임플란트에 뼈가 생성되어 견고하게 부착되는 모습이며, 도 9는 본 발명에 따른 임플란트가 적용될 수 있는 인체의 예시적인 부위를 도시한 모습이다.FIG. 3 is a view of an implant according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view of an implant according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view of an implant according to another embodiment of the present invention, 5 is a partial view of an implant according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view showing a bone-forming material disposed inside an implant according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view FIG. 8 is a view showing a state where bones are formed and firmly attached to the implant according to the present invention, and FIG. 9 is a view showing an exemplary region of a human body to which the implant according to the present invention can be applied It is appearance.

본 발명에서는 임플란트 내부에 골형성 단백질이나 자가 줄기세포와 같은 생체활성물질(이하, 간단히 "골 형성 물질"이라고도 함)을 미리 주입하고, 이러한 물질이 임플란트가 부착되어 접하고 있는 주변 골조직으로 서서히 방출시키게 하여 임플란트 주변에서 생성되는 골을 극대화시키고, 또한 이렇게 생성된 골들이 임플란트 내부의 채널로 유입됨으로써, 임플란트와 생성되는 골의 융합이 용이하게 유도할 수 있는 발명이다.In the present invention, a biologically active substance such as an osteogenic protein or an autologous stem cell (hereinafter simply referred to as "osteogenic substance") is preliminarily injected into the inside of the implant, and this substance is gradually released into the surrounding bone tissue to which the implant is attached Thereby maximizing the bone formed around the implant and also allowing the generated bone to flow into the channel inside the implant, thereby easily inducing fusion of the implant and the generated bone.

도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트(100)를 보면, 상기 임플란트의 내부에는 여러 개의 채널이 형성된 상태에서 기존의 뼈(200) 조직에 이식되어 부착된다. 상기 채널(110, 120, 130)은 골 형성 물질을 내부에 수용하는 것으로, 상기 임플란트(100)를 내부에 형성되는 제1채널(110)과 상기 제1채널에 수직하게 분기하는 제2채널(120) 및 상기 제2채널에서 분기한 제3채널(130)로 이루어진다. 그림에서는 편의상 제1 내지 제3채널까지 도시하였으나, 이것은 예시적이며 두개의 채널로 형성되거나(도 4 참조) 또는 더 많은 채널로 분기되는 형태일 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 골 형성 물질은 골 형성 단백질이나 자가 줄기세포 등일 수 있으며, 예를 들어 BMP-2 일 수도 있다.Referring to FIGS. 2 to 3, the implant 100 according to an embodiment of the present invention is implanted and attached to the existing bone 200 in a state where a plurality of channels are formed inside the implant. The channels 110, 120 and 130 accommodate the bone forming material therein. The first channel 110 and the second channel 110, which are perpendicular to the first channel 110, 120 and a third channel 130 branched from the second channel. Although the first through third channels are shown for convenience, they are illustrative and may be formed of two channels (see FIG. 4) or branched into more channels. The bone-forming material used in the present invention may be an osteogenic protein, an autologous stem cell, or the like, for example, BMP-2.

상기 골 형성 물질은 마이크로 캡슐에 수용된 상태에서 채널에 투입된다. 상기 채널(110, 120, 130) 모두에 마이크로 캡슐이 투입될 수 있으나 제3채널을 예로 들어 설명한다.The bone-forming material is introduced into the channel while being accommodated in the microcapsule. Microcapsules may be injected into all of the channels 110, 120, and 130, but a third channel will be described as an example.

도 5를 보면, 마이크로 캡슐이 채널 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위해 그물망(140)이 구비된다. 상기 그물망은 마이크로 캡슐의 막이 터지거나 소실되는 경우 내부의 골 형성 물질이 상기 채널의 외부로 흘러나올 수 있도록 함과 동시에 상기 마리크로 캡슐의 지름 보다 작은 눈을 가져서 마이크로 캡슐의 유출은 방지하도록 한다. 5, a mesh 140 is provided to prevent the microcapsule from being released to the outside of the channel. The netting allows the internal bone-forming material to flow out of the channel when the microcapsule membrane is blown or lost, and at the same time, the microcapsule has an eye smaller than the diameter of the capsule to prevent the microcapsules from flowing out.

도 6을 보면, 상기 마이크로 캡슐(150)은 둥근 볼 형태이며 내부에 골 형성 물질이 주입된 상태이며, 마이크로 캡슐의 막은 임플란트 이식 후 시간의 경과에 따라 소실되되, 각각의 마이크로 캡슐 막이 소실되는 시간은 차이가 있도록 한다. 여기서 막이 소실된다는 의미는 터지거나 막의 일부에 구멍이 나서 내부 골 형성 물질이 유출될 수 있는 상태를 의미한다. 이렇게 시간 차이를 두고 소실되도록 하는 것은 골 형성 물질이 서서히 방출(서방)되는 것이 골 형성에 절대적으로 유리하기 때문이다. 즉, 한꺼번에 골 형성물질이 방출되면 골의 생성이 제대로 형성될 수 없기 때문에, 골의 생장 속도에 맞추어서 골 형성 물질이 임플란트와 뼈 조직 사이에 서서히 배출되어야 하기 때문이다.6, the microcapsules 150 are in the form of a round ball, in which bone-forming material is injected therein, and the microcapsule membrane disappears with the lapse of time after implant implantation, and the time at which each microcapsule membrane disappears . Here, the meaning of the membrane disappearance means that the internal osteogenesis material can leak out due to a burst or a hole in a part of the membrane. The time difference is lost because the gradual release (release) of osteogenic material is absolutely advantageous for bone formation. That is, osteogenesis material can not be properly formed when the osteogenesis material is discharged at a time, so that the osteogenic material must be gradually released between the implant and the bone tissue in accordance with the growth rate of the bone.

마이크로 캡슐의 막은 인체 내에서 일정 시간 경과 후 소실되는 단백질 등의 물질로 이루어지되, 막이 서서히 소실되도록 하기 위해서 여러 가지가 있을 수 있으며, 일 예로 막의 두께를 각각 차이를 두어 형성함으로써 막이 두꺼운 마이크로 캡슐이 보다 더 오랜 시간이 경과한 후에 소실되도록 할 수도 있을 것이다. The membrane of the microcapsule is made of a material such as protein that disappears after a certain period of time in the human body. However, in order to gradually dissolve the membrane, the membrane may be variously formed. For example, It may be possible to lose it after a longer period of time.

그리고, 상기 채널의 양단부는 임플란트 표면에 위치하는 것이 바람직하며, 이것은 임플란트 표면(즉, 임플란트와 접하는 기존의 뼈 사이 지점)에 골 형성 물질을 배출하기 위해서이다. Both ends of the channel are preferably located on the surface of the implant so as to discharge the osteogenic material to the surface of the implant (i.e., a point between the existing bone contacting the implant).

도 7을 보면, 마이크로 캡슐의 일부가 소실되고 내부의 골 형성 물질이 상기 채널(130) 외부로 방출된 상태이며, 골 형성 물질의 작용으로 골이 상기 채널(130)의 내부로 형성되어 자라는 것을 알 수 있다. 도 8에서는 채널에 전체적으로 골이 형성되어 자라들어가는 모습이며, 이로써 기존에 존재하던 뼈(200)에 새롭게 이식된 임플란트(100)는 다수의 채널의 입구에서 기존의 뼈 조직에서 상기 채널의 내부로 자라 들어가서 상기 채널과 완전히 일체화될 수 있다.7, a part of the microcapsules disappears and the osteogenic material inside is released to the outside of the channel 130, and the bone is formed in the channel 130 due to the action of the osteogenic material Able to know. In FIG. 8, the bone is formed in the channel as a whole, and thus the implant 100 newly implanted in the existing bone 200 grows from the existing bone tissue into the inside of the channel at the entrance of a plurality of channels And can be fully integrated with the channel.

도 9에서는 본 발명에 따른 임플란트가 적용될 수 있는 조직의 예시적 부분이며, 무릎관절 부위 또는 어깨뼈 등이 해당될 수 있을 것이다. 다만, 본 발명의 임플란트가 여기에 한정되는 것은 아니며 다른 조직에도 적용될 수 있음은 자명하다.In FIG. 9, an example of a tissue to which the implant according to the present invention can be applied is a knee joint region, a shoulder bone region, or the like. However, it is obvious that the implant of the present invention is not limited to this and can be applied to other tissues.

그러므로, 본 발명에 따른 임플란트는, 임플란트 표면에서만 부착되는 종래 기술과 달리, 임플란트의 내부로 뼈가 생성하여 자라게 됨으로써 이식된 임플란트와 기존의 뼈 사이에는 확고한 결합력이 발생한다.
Therefore, unlike the conventional technique in which the implant according to the present invention is adhered only to the surface of the implant, the bone is generated and grown in the inside of the implant, so that a firm binding force is generated between the implanted implant and the existing bone.

Claims

An implant having a plurality of channels for receiving an osseous material therein,
And microcapsules injected into the channel and accommodating the bone forming material,
The film of the microcapsules disappears with the elapse of time, but the time for disappearance of each microcapsule is made different,
Both ends of the channel are located on the implant surface,
The channel may be provided at both ends with a mesh to prevent the microcapsules contained therein from escaping from the outside,
Thereby causing the bone-forming material to be released to the outside.

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The method according to claim 1,
The channel having a first channel through the interior of the implant; And
And a second channel vertically diverging from the first channel.

The method according to claim 1,
The channel having a first channel through the interior of the implant;
A second channel diverging from the first channel; And
And a third channel diverging from the second channel.

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