KR101684268B1

KR101684268B1 - 방사선 기술을 이용한 박테리아 셀룰로오스의 생분해 조절 및 이를 이용한 흡수성 치주조직 재생유도재

Info

Publication number: KR101684268B1
Application number: KR1020150053058A
Authority: KR
Inventors: 임윤묵; 정성린; 권희정; 박종석; 허중보
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-12-12
Also published as: US20160354406A1; US10130653B2; KR20160123423A

Abstract

본 발명은 방사선 조사 기술을 통하여 박테리아 셀룰로오스를 이용한 흡수성 치주조직 및 골 재생유도재에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방사선 조사를 이용한 박테리아 셀룰로오스는 두개골 결손 마우스 및 토끼 모델에서 연조직의 침투를 차단하고 우수한 흡수력을 나타내어 골형성에 기여함을 확인함으로써, 상기 박테리아 셀룰로오스는 인체와 자연환경에 유해한 화학약품의 사용 없이 단순한 방사선 조사 기술을 이용하여 생분해성을 조절하여 의공학에 필요한 흡수성 치주조직 및 골 재생유도재로 개발할 수 있다.

Description

방사선 기술을 이용한 박테리아 셀룰로오스의 생분해 조절 및 이를 이용한 흡수성 치주조직 재생유도재{Biodegradable control of bacterial cellulose by radiation technology and absorbable peridental tissue regeneration material using the same}

본 발명은 방사선 기술을 이용한 박테리아 셀룰로오스의 생분해 조절 및 이를 이용한 흡수성 치주조직 및 골 재생유도재에 관한 것이다.

셀룰로오스는 자연계에서 가장 풍부한 재생 가능한 자원으로 glucose가 β-1,4 결합에 의해 이루어진 고분자 다당류이다. 현재 제지, 펄프산업을 비롯한 다양한 분야에서 사용되고 있을 뿐만 아니라 산업적으로 응용분야가 매우 넓어 그 소비량이 크게 증가되고 있다. 셀룰로오스는 화학약품 및 미생물 침식에 대한 저항성이 강해서 종이 및 의류의 원료로 사용되고 있으며, 또한 에테르 유도체는 레이온, 니트로에스테르는 화약의 원료로서 응용되고 있다[비특허문헌 1-3].

셀룰로오스의 일반적인 생성은 주로 식물에서 일어나지만 박테리아에 의해서도 생성된다. 또한 일반적인 식물섬유의 경우 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등으로 이루어져 있지만, 박테리아 셀룰로오스는 순수 셀룰로오스만으로 이루어져 추가 정제가 필요 없는 특징을 가진다[비특허문헌 4]. 현재까지 연구된 바로는 셀룰로오스를 합성하는 박테리아의 종류는 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum)이지만 그 외에 셀룰로오스를 합성할 수 있는 속(genera)들로는 Agrobaterium, Pseudomonas, Rhizobium, Sarcina 등 수많은 종류의 박테리아가 존재한다[비특허문헌 5]. 1886년에 Brown에 의해서 셀룰로오스가 식물에서뿐만 아니라 초산균 등의 미생물에 의해서 생산될 수 있음이 최초로 보고되었으며, 박테리아셀룰로오스를 생산하는 균주 중 생산 수율이 가장 우수한 균주는 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum)으로 그람(gram) 음성이며, 호기성균으로 박테리아셀룰로오스의 연구 대상이 되어왔다[비특허문헌 6].

박테리아 셀룰로오스는 그 독특한 물리화학적 그리고 기계적 특성 때문에 다양한 방면에 많은 적용이 가능하다는 것을 발견하였다[비특허문헌 4]. 박테리아 셀룰로오스의 가장 효율적인 생산 균주는 그람 음성균인 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum)은 글루코나세토박터 자일리너스(Gluconacetobacter xylinus)로 다시 재분류되었다[비특허문헌 7]. 그들은 단일, 쌍 또는 사슬로 존재하고 2분열(binary fission)에 의하여 재생되며 편모로서 움직이고, 내포자를 형성하지 않는다. 제한된 조건 하에서 A. xylinum 계통들은 퇴화된 형태를 형성하는데, 이는 부풀어지거나 신장된 필라멘트(filament) 등에서 발견된다. 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum)의 성장에 적합한 온도는 25 ~ 30℃이고 적합한 pH는 5.4 ~ 6.2이다.

박테리아셀룰로오스는 식물유래 셀룰로오스와는 달리 헤미셀룰로오스(hemicelluloses), 펙틴(pectin), 리그닌(lignin) 그리고 생물기원의 생산물(biogenic product)과 같은 불순물을 전혀 포함하지 않은 순수한 셀룰로오스이므로 소량의 에너지와 약품으로 고순도의 셀룰로오스를 정제할 수 있다[비특허문헌 8]. 그리고 박테리아셀룰로오스는 20 ~ 50 nm의 나노섬유(nanofibril)가 수소결합에 의해 3차원 망상구조를 이루고 있으며 높은 신장강도, 수분보유력, 세로탄성률(Young’s modulus)을 가지고 있으므로 고성능 진동판, 고품질 제지, 화장품 및 식이 식품 등으로 이용되고 있다. 최근에는 생물 의학 소재 분야에서 빠른 발전이 이루어지고 있는데, 천연 중합체와 합성 중합체를 이용하여 창상 피복제, 약물 전달 시스템(drug delivery systems; DDS) 등 다양한 응용이 시도되고 있다. 몇몇 세균에 의해 생산된 박테리아셀룰로오스는 물리적 및 생물학적 특성이 우수하여 다양한 생물의학적 응용에 특히 유용하며, 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum)에 의해 생산된 박테리아셀룰로오스는 일찍이 생물공학 분야에서 고부가가치 생산물로서 가치를 인정받아 화상 치료 피복제로서 상당한 성과를 이루고 있다[비특허문헌 9].

치과용 재료인 흡수성 치주조직 재생유도재는 임플란트 시술 시 결손된 치주골의 형성을 위해 치주골 형성 부위를 차폐시키는 재료로 기존에는 콜라겐을 이용하여 제조하였으나 콜라겐 멤브레인의 경우 결손된 치주골이 완전히 형성되기 이전에 생분해가 되어 완벽한 골형성이 어렵고, 제품 가격이 높은 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은 박테리아 셀룰로오스를 이용하여, 셀룰로오스의 결합력을 물리적으로 절단시켜 생분해를 조절할 수 있는 방사선 기술을 활용함으로써 기존의 재료인 콜라겐 멤브레인보다 생분해 속도를 낮추어 치주조직 및 골이 완전히 형성될 때까지 그 차폐효과를 유지할 수 있도록 하였고, 이는 비교적 생산 단가가 낮은 박테리아 셀룰로오스를 사용하기 때문에 높은 경제적 효과를 기대할 수 있음을 확임함으로써 본 발명을 완성하였다.

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본 발명의 목적은 방사선 기술을 이용한 박테리아 셀룰로오스의 생분해 조절 및 이를 이용한 흡수성 치주조직 및 골 재생유도재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 치주조직 또는 골 재생유도재를 제공한다.

또한, 본 발명은 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생 유도용 차폐막을 제공한다.

또한, 본 발명은 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생 지지체를 제공한다.

또한, 본 발명은

1) 박테리아 셀룰로오스를 전처리하는 단계;

2) 상기 단계 1)의 전처리된 박테리아 셀룰로오스에 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생유도재의 제조방법을 제공한다.

아울러, 본 발명은

1) 박테리아 셀룰로오스를 전처리하는 단계;

2) 상기 단계 1)의 전처리된 박테리아 셀룰로오스에 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 박테리아 셀룰로오스의 생분해성 억제, 및 유연성 및 흡수성 증진 방법을 제공한다.

도 1은, 방사선 조사량(0 kGy) 및 조건(건조, 증류수 담침 및 PBS 담침)별 박테리아 셀룰로오스의 미세구조 분석(SEM)을 나타낸 도이다.
도 2는, 방사선 조사량(25 kGy) 및 조건(건조, 증류수 담침 및 PBS 담침)별 박테리아 셀룰로오스의 미세구조 분석(SEM)을 나타낸 도이다.
도 3은, 방사선 조사량(50 kGy) 및 조건(건조, 증류수 담침 및 PBS 담침)별 박테리아 셀룰로오스의 미세구조 분석(SEM)을 나타낸 도이다.
도 4는, 방사선 조사량(100 kGy) 및 조건(건조, 증류수 담침 및 PBS 담침)별 박테리아 셀룰로오스의 미세구조 분석(SEM)을 나타낸 도이다.
도 5는, 방사선 조사량(300 kGy) 및 조건(건조, 증류수 담침 및 PBS 담침)별 박테리아 셀룰로오스의 미세구조 분석(SEM)을 나타낸 도이다.
도 6은, 방사선 조사선량(0, 25, 50, 100 및 300 kGy)별 건조된 박테리아 셀룰로오스의 인장강도(Tensile strength)를 나타낸 도이다.
도 7은, 방사선 조사선량(0, 25, 50, 100 및 300 kGy)별 증류수에 담침된 박테리아 셀룰로오스의 인장강도(Tensile strength)를 나타낸 도이다.
도 8은, 방사선 조사선량(0, 25, 50, 100 및 300 kGy)별 PBS에 담침된 박테리아 셀룰로오스의 인장강도(Tensile strength)를 나타낸 도이다.
도 9는, 방사선 조사선량(0, 25, 50, 100 및 300 kGy) 및 조건(건조, 증류수 담침 및 PBS 담침)별 박테리아 셀룰로오스의 인장강도(Tensile strength)를 나타낸 도이다:
Dry : 건조된 박테리아 셀룰로오스;
Wet : 증류수에 담침된 박테리아 셀룰로오스; 및
PBS : 인산염완충액에 담침된 박테리아 셀룰로오스.
도 10은, 건조된 박테리아 셀룰로오스에 방사선 조사선량(0, 50, 100 및 200 kGy)별 열중량 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 11은, PBS에 담침된 박테리아 셀룰로오스에 방사선 조사선량(0, 50, 100 및 200 kGy)별 열중량 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 12는, 증류수에 담침된 박테리아 셀룰로오스에 방사선 조사선량(0, 50, 100 및 200 kGy)별 열중량 측정 결과를 나타낸 도이다.
도 13은, 100 kGy 방사선 조사 후 조건별 박테리아 셀룰로오스의 열중량 측정 결과를 나타낸 도이다:
wet : 증류수에 담침된 박테리아 셀룰로오스에 방사선 조사;
dry : 건조된 박테리아 셀룰로오스에 방사선 조사; 및
pre : 인산염완충액에 담침된 박테리아 셀룰로오스에 방사선 조사.
도 14는, 방사선 조사량 별 건조된 박테리아 셀룰로오스의 표면 특성을 ATR-FTIR로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 15는, 방사선 조사량별 증류수에 침지된 박테리아 셀룰로오스의 표면 특성을 ATR-FTIR로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 16은, 방사선 조사량별 PBS에 침지된 박테리아 셀룰로오스의 표면 특성을 ATR-FTIR로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 17은, 인산염완충액(PBS)에 침지되어 방사선 처리된 박테리아 셀룰로오스의 생체 외(in vitro) 분해 정도를 육안으로 확인한 도이다.
도 18은, 인산염완충액(PBS) 및 인공체액(SBF)에 침지되어 방사선 처리된 박테리아 셀룰로오스의 생체 외(in vitro) 분해율을 확인한 도이다.
도 19는, 방사선 처리된 박테리아 셀룰로오스의 생체 내(in vivo) 분해율 확인을 위한 동물의 이식 실험 방법을 나타낸 도이다.
도 20은, 방사선 조사량에 따른 박테리아 셀룰로오스의 실험 마우스 등에 이식 3개월 후, 체내 흡수 정도를 조직학적 염색 분석을 통해 나타낸 도이다.
도 21은, 대조군으로써 콜라겐(collagen) 및 방사선 조사량에 따른 박테리아 셀룰로오스의 두개골 결손 모델 마우스에의 이식 후 결과를 나타낸 도이다.
도 22는, 본 발명의 박테리아 셀룰로오스를 토끼에 이식하기 위한 두개골 결손 과정을 나타낸 도이다.
도 23은, 두개골 결손 토끼 모델의 박테리아 셀룰로오스 이식 후, 조직 측정 분석(histometric analysis)을 위한 모식도이다:
old bone: 본래의 골;
new bone: 새로운 골;
connective tissue, bone marrow: 결합 조직, 골수;
residual bone graft materials: 잔존하는 골 이식 물질;
collagen membrane: 콜라겐 멤브레인;
augmented area: 조직형성량;
New Bone area percentage: 새롭게 형성된 골 부위 비율; 및
Residual bone graft materials area percentage: 잔존하는 골 이식 물질 부위 비율.
도 24는, 두개골 결손 토끼 모델의 방사선 조사량에 따른 박테리아 셀룰로오스 이식 4주 후, 마이크로 CT 촬영 결과를 나타낸 도이다.
도 25는, 방사선 조사량에 따른 박테리아 셀룰로오스의 두개골 결손 토끼에 이식 4주 후, 체내 흡수 정도를 조직학적 염색 분석을 통해 나타낸 도이다.
도 26은, 방사선 조사량에 따른 박테리아 셀룰로오스의 두개골 결손 토끼에 이식 후, 체내 흡수 정도를 확인하기 위한 마이크로 CT 촬영 값을 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 치주조직 또는 골 재생유도재를 제공한다.

상기 방사선은 감마선, 전자선, 엑스선 및 자외선(UV)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 전자선인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

상기 방사선의 조사량은 100 내지 300 kGy인 것이 바람직하며, 150 내지 250 kGy인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 전자선 조사량이 50 kGy 이하인 박테리아 셀룰로오스의 경우 생체 내 흡수가 되지 않으며, 300 kGy 이상으로 조사하는 경우 과도한 에너지 소비로 비경제적이다.

상기 박테리아 셀룰로오스는 아세토박터(Acetobacter) 속, 글루콘아세토박터(Gluconacetobacter) 속, 아그로박테리움(Agrobacterium) 속, 리조비움(Rhizobium) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속 및 사르시나(Sarcina) 속으로 구성된 군에서 선택되는 미생물 유래의 셀룰로오스인 것이 바람직하며, 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum) 유래 셀룰로오스인 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

일반적으로 박테리아 셀룰로오스는 탄소와 질소가 포함된 배지 안에서 배양하면 배양액의 계면에 흰색의 피막이 형성된다. 이렇게 형성된 박테리아 셀룰로오스는 높은 기계적 강도와 극도로 미세하고 순수 셀룰로오스로 구성된 3차원 망상구조를 가진다. 또한, 일반적인 식물섬유의 경우 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등으로 이루어져 있지만, 박테리아 셀룰로오스는 순수 셀룰로오스로 만으로 이루어져 따로 제거할 필요가 없는 특징을 가진다. 상기 망상구조의 피막은 랜덤으로 형성된 리본 모양의 피브릴화된 셀룰로오스이며, 그 너비는 100 nm보다 작고 반지름이 2∼4 nm인 무수한 많은 미세한 마이크로 피브릴로 이루어져 있고, 이러한 박테리아 셀룰로오스 마이크로 피브릴은 1600 kg/m^-3의 밀도를 가진다. 또한, 높은 결정화도(84∼89 %)와 강도 78 MPa인 고유의 성질을 가지기 때문에 일반적으로 보고된 마이크로 규모(Macro-scale)의 천연 섬유보다 높거나 유리섬유의 탄성률(70 GPa)과 비슷한 성질을 보일뿐 아니라, 충분한 공극을 가지며, 생체적합성이 매우 우수한 특징을 보인다.

상기 박테리아 셀룰로오스로부터 생성되는 피막은 아세토박터 자일리넘(Acetobacter xylinum)인 박테리아에 의해 순수 셀롤로오스로 배양되며, 배양 방법은 정치배양법(Static cultivation) 및 진탕배양법(Agitated cultivation) 모두사용될 수 있으나 정치배양하는 것이 가장 바람직하다. 진탕배양을 통해 생성된 박테리아 셀룰로오스의 경우 정치배양된 박테리아 셀룰로오스보다 결정화도 및 결정화도의 사이즈가 작아지게 되는데, 진탕배양에서 교반하는 동안 세포들이 원심력에 의해 구형으로 모여들게 되며, 전단력에 의해 박테리아 셀룰로오스를 생산하지 못하고 Cellulose negative mutant(cel-)가 생성되기 때문이다.

상기 치주조직 또는 골 재생유도재는 흡수성(Absorbable Barrier Membranes)인 것이 바람직하다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 미세구조 변화를 확인하기 위해 동결건조상태, 증류수에 침지한 상태 및 인산염완충액(PBS)에 침지한 상태와 같은 조건 하에서 방사선 조사량별(0, 25, 50, 100, 300 kGy)로 전자선 조사를 실시하였다. 그 결과, 박테리아 셀룰로오스의 미세구조는 셀룰로오스 섬유다발의 밀도가 높은 층이 적층되어 있으며, 층 사이로 층을 이루는 셀룰로오스 섬유다발 보다 낮은 밀도의 셀룰로오스 섬유들로 연결되어 있는 것을 확인하였다(도 1 참조). 또한, 방사선 조사 선량이 높아질수록 층간 거리와 셀룰로오스 섬유 사이의 공간이 확장되는 것을 확인하였다. 또한 방사선 조사 조건에 의한 구조 차이를 확인 한 결과 '건조 < 증류수 담침 < PBS 담침'의 조건 순으로 층간 거리와 셀룰로오스 섬유 사이의 공간이 확장되는 것을 확인하였다(도 2 내지 도 5 참조). 따라서, 방사선 조사 조건 및 방사선 선량에 따라 박테리아 셀룰로오스의 미세 구조를 제어할 수 있고, 이러한 구조적 변화는 박테리아 셀룰로오스의 기계적 강도 및 물성에 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명자들은 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 기계적 강도의 변화를 확인하였으며 그 결과, 방사선 조사 선량이 증가할수록 박테리아 셀룰로오스의 인장강도는 감소하는 것을 확인하였다(도 6 내지 도 8 참조). 또한 방사선 조사 조건에 따른 인장강도 측정 결과 '건조 < 증류수 담침 < PBS 담침'의 조건 순으로 물성 변화가 큰 것을 확인하였다(도 9 참조). 따라서, 박테리아 셀룰로오스의 미세구조분석(SEM) 결과와 마찬가지로 증류수와 PBS에 담침한 상태로 방사선 조사를 실시하였을 방사선 조사 선량이 높아질수록 박테리아 셀룰로오스의 물성 변화가 큰 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 방사선 조사 시 PBS와 증류수 침지로 인해 셀룰로오스의 가수분해가 유도되는 요인이 되었으며 방사선 조사에 의해 다당류(polysaccharide)의 분자량이 감소한다는 연구 결과를 통해 유추해 볼 때, 방사선 조사 선량이 높아지면서 셀룰로오스의 분자량이 감소되어 물성이 저하된 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명자들은 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 열 안정성과 열분해 거동의 변화를 확인하기 위해 40 ~ 800℃ 온도 범위를 10℃/min의 승온 속도로 질소 환경에서 각 시료의 중량감소 변화를 관찰하였다. 건조된 상태에서 방사선 조사를 실시한 시료에 대한 열중량 분석 결과, 초기 열분해 온도는 250~270℃에서 일어나며 방사선 조사 선량이 높아질수록 열안전성이 저하되는 것을 확인하였다(도 10 참조). 또한 증류수 침지 및 PBS 침지 상태에서도 방사선 조사 선량이 높아질수록 열안전성이 저하되는 것을 확인하였다(도 11 및 도 12 참조). 또한, 건조한 상태에서 방사선 조사한 시료보다 증류수 및 PBS에 침지하여 방사선 조사한 시료의 열분해 온도가 낮은 것을 확인하였다(도 13 참조). 따라서, 방사선 조사 조건 및 방사선 조사 선량에 따라 박테리아 셀룰로오스의 열분해능을 제어할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명자들은 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 화학적 표면 특성의 변화를 확인하기 위해 전반사 적외선 분광 분석기 ATR-FTIR spectrophotometer를 사용하여 분석하였다. 그 결과, 3400 cm-1에서 박테리아 셀룰로오스의 -OH stretching 피크와 2900 cm-1 에서 C-H stretching 피크가 나타나며 전자선을 조사한 이후에도 크게 변하지 않는 것을 확인하였다(도 14 내지 도 16 참조).

또한, 본 발명자들은 방사선 처리에 의한 박테리아 셀룰로오스의 체외 분해율을 확인하기 위해 각 조건별로 처리된 박테리아 pH 7.4인 1 X 인산염완충액 및 인체의 혈장과 유사한 물질인 5 X 인공체액에 침지하여 최초 무게와 비교하여 하기 수학식을 통해 분해율을 계산하였다. 그 결과, PBS 수용액에서는 방사선 조사 조건시 건조된 샘플과 습윤된 샘플에서의 분해율은 방사선 선량이 증가할수록 분해율이 서서히 증가 하지만, SBF 수액에서는 방사선 조사 조건시 건조된 샘플과 습윤된 샘플에서의 분해율은 방사선 선량이 증가할수록 분해율이 급격히 증가되는 것을 확인하였다(도 17 및 도 18 참조). 이는 SBF 수용액 안에 이온들에 의해 방사선 이온화에너지에 따른 셀룰로오스의 분자 사슬의 끊어지는 현상이 증가 된다는 것을 예측할 수 있다.

또한, 본 발명자들은 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 기간에 따른 체내의 분해 정도를 확인하기 위해 마우스(SD rat)의 등 중앙부위를 절개하여 근육조직과 피부조직 사이에 양쪽으로 대칭한 위치에 지름 8 mm의 박테리아 셀룰로오스 샘플을 삽입한 후 동물을 희생하여 체내 분해 정도 확인 및 조직학 검사를 실시하였다. 그 결과, 1개월에서는 모든 군의 차이가 없었으나, 3개월에서는 200 kGy를 조사한 박테리아 셀룰로오스 이식군의 경우 50% 이상의 흡수를 보였고, 100 kGy를 조사한 박테리아 셀룰로오스 이식군의 경우 약 30%의 흡수를 보이는 것을 확인하였다. 하지만 0 및 50 kGy를 조사한 박테리아 셀룰로오스 이식군의 경우 흡수를 보이지 않았고 기존의 두께보다 많이 두꺼워져 있는 것을 확인하였다(도 20 참조). 임상에서 3개월 이상 형태가 유지되고 6개월쯤 완전 흡수되는 것을 목표로 했을때, 100 또는 200 kGy로 방사선 처리한 박테리아 셀룰로오스가 실제 임상에 적용 가능한 후보군인 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명자들은 두개골 결손 모델 마우스에 인공골을 넣고 기존 콜라겐 차폐막 및 본 발명의 박테리아 셀룰로오스 차폐막을 덮어 임상에서 골유도재생술을 모방한 실험 모델을 개발하였다. 또한, 기존 콜라겐 차폐막 대비 박테리아 셀룰로오스의 성능을 평가하였다. 그 결과, 이식 4주 및 8주 후 실험 마우스를 희생하여 두개골의 방사선 사진 촬영 및 조직 시편을 제작하여 관찰한 결과 그 성능이 거의 동등함을 알 수 있었다(도 21 참조).

또한, 본 발명자들은 마우스 두개골에서 평가시 흡수도를 보이는 100 및 200 kGy 방사선을 처리한 박테리아 셀룰로오스를 실험군으로 하여 비교 동물 실험으로써 두개골 결손 모델 토끼를 이용하여 골재생의 정도를 조직학적 분석을 통해 시행하였다. 그 결과, 이식 8주 후에 대조군은 골형성이 거의 이루어지지 않았고, 100 kGy가 조사된 박테리아 셀룰로오스를 이식한 경우 그 형태를 그대로 유지하고 있는 것을 확인하였으며 200 kGy이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 이식한 경우 일부가 흡수되어 있는 양상을 확인하였다(도 24 참조). 또한, 흡수가 느린 박테리아 셀룰로오스 군의 경우 연조직의 침투를 확실히 차단하여 이상적인 골형성 소견을 보였으나 대조군의 경우 많은 연조직 침투되어 골형성이 거의 이루어지지 않는 것을 확인하였다(도 25 참조).

따라서, 본 발명의 박테리아 셀룰로오스는 방사선 조사를 통하여 생분해성을 조절할 수 있으며, 상기 박테리아 셀룰로오스는 두개골 결손 마우스 및 토끼 모델에서 연조직의 침투를 차단하고 우수한 흡수력을 나타내어 골형성에 기여함을 확인함으로써, 인체와 자연환경에 유해한 화학약품의 사용 없이 의공학에 필요한 흡수성 치주조직 및 골 재생유도재로 이용될 수 있다.

또한, 본 발명은

1) 박테리아 셀룰로오스를 전처리하는 단계; 및

2) 상기 단계 1)에 전처리된 박테리아 셀룰로오스에 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생유도재의 제조방법을 제공한다.

상기 단계 1)의 전처리는 건조시키거나, 또는 증류수 또는 인산완충용액에 담침하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 증류수 또는 인산완충용액에 담침함으로써 박테리아 셀룰로오스는 건조된 박테리아 셀룰로오스보다 섬유 층간 거리 및 섬유 사이의 공간이 확장되어 방사선 조사에 의한 기계적 강도가 저하된다.

또한, 본 발명은

1) 박테리아 셀룰로오스를 전처리하는 단계; 및

본 발명의 박테리아 셀룰로오스는 방사선 조사를 통하여 생분해성을 조절할 수 있으며, 상기 박테리아 셀룰로오스는 두개골 결손 마우스 및 토끼 모델에서 연조직의 침투를 차단하고 우수한 흡수력을 나타내어 골형성에 기여함을 확인함으로써, 인체와 자연환경에 유해한 화학약품의 사용 없이 의공학에 필요한 흡수성 치주조직 및 골 재생유도재로 이용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

다만, 하기 실시예 및 실험예들은 본 발명을 예시하는 것일 뿐 이에 의하여 본 발명의 내용이 제한되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 박테리아 셀룰로오스( bacteria cellulose ; BC )의 제조

본 연구에 사용된 박테리아 셀룰로오스는 ㈜자담에서 제작된 박테리아 셀룰로오스를 제공받아 사용하였으며, 모든 시약과 용매는 다른 정제 과정 없이 사용하였다.

구체적으로, 상기 박테리아 셀룰로오스는 Gluconacetobacter hansenii TL-2C(KCG326) 균주를 이용하였으며, 균주의 보존과 전 배양을 위하여 글루코오스, 효모 추출물, CaCo₃, 한천(Agar), 정제수를 사용하였다. 전 배양 및 본 배양을 위한 기본 배지는 글루코오스 10%(w/w), 효모 추출물 1%(w/w), CaCo₃ 2%(w/w), 한천 1.5%(w/w), 잔량의 정제수, pH 6.8을 혼합하여 제조하였다. 전 배양 과정으로서 200 ml의 배지가 함유된 식물조직배양용 SPL Incu Tissue 용기에 평판 한천 배지에서 보존 중인 균주 백금이로 접종하여 27℃에서 48시간 동안 정치배양하였다. 이후 본 배양을 위해 본 배양액 1,300 ml가 함유된 트레이에 상기 전 배양액 1%(w/w)를 접종하여 30℃에서 5일간 정치배양하였다. 상기 배지의 표면의 탄력이 있는 얇은 막이 생성되면 형성된 셀룰로오스 균막을 0.25 M 수산화나트륨 수용액으로 여분의 박테리아를 제거함과 동시에 순수셀룰로오스를 분리하였다. 이후 증류수를 이용하여 반복적으로 세척해 주었으며 최종적으로 박테리아 셀룰로오스를 수득하였다.

< 실험예 1> 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 미세구조 변화 확인

본 발명자들은 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 미세구조 변화를 확인하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.

구체적으로, 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스(6 cm X 6 cm)에 전자선조사장치(UELV-10-10S, Russia)를 이용하여 하기 표 1과 같이 동결건조상태, 증류수에 침지한 상태 및 인산염완충액(PBS)에 침지한 상태와 같은 조건 하에서 방사선 조사량별(0, 25, 50, 100, 300 kGy)로 전자선 조사를 실시하여 박테리아 셀룰로오스의 분해율을 조절하였다. 선량별로 전자선 조사가 완료된 샘플은 동결 건조 처리하여 미세구조 측정을 실시하였다. 미세구조분석(Scanning Electron Microscope; SEM)은, 박테리아 셀룰로오스의 고해상도 이미지를 얻기 위해서 sputter coater를 이용하여 60초 동안 백금 코팅을 하였다. 박테리아 셀룰로오스의 고해상도 이미지는 SEM(JSM-6390, JEOL, Japan)을 이용하여 확인하였으며, 전자빔 10 kV, 10-12 mm의 거리 조건을 사용하였다.

그 결과, 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 박테리아 셀룰로오스의 미세구조는 셀룰로오스 섬유다발의 밀도가 높은 층이 적층되어 있으며, 층 사이로 층을 이루는 셀룰로오스 섬유다발 보다 낮은 밀도의 셀룰로오스 섬유들로 연결되어 있는 것을 확인하였다(도 1). 또한, 방사선 조사 선량이 높아질수록 층간 거리와 셀룰로오스 섬유 사이의 공간이 확장되는 것을 확인하였다(도 2 내지 도 5). 또한 방사선 조사 조건에 의한 구조 차이를 확인 한 결과 '건조 < 증류수 담침 < PBS 담침'의 조건 순으로 층간 거리와 셀룰로오스 섬유 사이의 공간이 확장되는 것을 확인하였다(도 2 내지 도 5).

따라서, 방사선 조사 조건 및 방사선 선량에 따라 박테리아 셀룰로오스의 미세 구조를 제어할 수 있고, 이러한 구조적 변화는 박테리아 셀룰로오스의 기계적 강도 및 물성에 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

	방사선 조사 조건
1	동결 건조 상태에서 방사선 조사
2	증류수에 침지한 상태로 밀봉하여 방사선 조사
3	인산염완충액에 침지한 상태로 밀봉하여 방사선 조사

< 실험예 2> 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 기계적 강도 변화 확인

본 발명자들은 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 기계적 강도의 변화를 확인하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.

구체적으로, 상기 <실험예 1>의 표 1과 같이 방사선 조사 조건 및 방사선 조사 선량에 의한 구조적 변화에 따른 기계적 강도 측정을 위해 Universal testing machine(Instron Model-5569, Instron, USA)을 이용하여 인장강도를 측정하였다. 측정할 상기 박테리아 셀룰로오스 샘플은 길이 30 mm, 너비 5 mm로 제작하였으며, 측정 속도는 10 mm/min, 하중은 5 kN으로 하였다.

그 결과, 도 6 내지 도 9에 나타낸 바와 같이 방사선 조사 선량이 증가할수록 박테리아 셀룰로오스의 인장강도는 감소하는 것을 확인하였다(도 6 내지 도 8). 또한 방사선 조사 조건에 따른 인장강도 측정 결과 도 9에서 볼 수 있듯이 '건조 < 증류수 담침 < PBS 담침'의 조건 순으로 물성 변화가 큰 것을 확인하였다(도 9).

따라서, 박테리아 셀룰로오스의 미세구조분석(SEM) 결과와 마찬가지로 증류수와 PBS에 담침한 상태로 방사선 조사를 실시하였을 방사선 조사 선량이 높아질수록 박테리아 셀룰로오스의 물성 변화가 큰 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 방사선 조사 시 PBS와 증류수 침지로 인해 셀룰로오스의 가수분해가 유도되는 요인이 되었으며 방사선 조사에 의해 다당류(polysaccharide)의 분자량이 감소한다는 연구 결과를 통해 유추해 볼 때, 방사선 조사 선량이 높아지면서 셀룰로오스의 분자량이 감소되어 물성이 저하된 것을 알 수 있다.

< 실험예 3> 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 열안전성 변화 확인

본 발명자들은 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 열 안정성과 열분해 거동의 변화를 확인하기 위해 하기와 같은 열분석 실험을 수행하였다.

구체적으로, 상기 <실험예 1>의 표 1과 같이 방사선 조사 조건 및 방사선 조사 선량에 의한 박테리아 셀룰로오스를 열중량 분석기(thermo gravimetric analyzer, TGA; TA Instrument Q600, USA)를 통해 분석을 실시하였다. 상기 박테리아 셀룰로오스 샘플 무게는 15 mg 기준으로 40 ~ 800℃ 온도 범위를 10℃/min의 승온 속도로 질소 환경에서 각 시료의 중량감소 변화를 관찰하였다.

그 결과, 도 10 내지 도 13에 나타낸 바와 같이 건조된 상태에서 방사선 조사를 실시한 시료에 대한 열중량 분석 결과, 초기 열분해 온도는 250~270℃에서 일어나며 방사선 조사 선량이 높아질수록 열안전성이 저하되는 것을 확인하였다(도 10). 또한 증류수 침지 및 PBS 침지 상태에서도 방사선 조사 선량이 높아질수록 열안전성이 저하되는 것을 확인하였다(도 11 및 도 12). 또한, 도 13에 나타낸 바와 같이 건조한 상태에서 방사선 조사한 시료보다 증류수 및 PBS에 침지하여 방사선 조사한 시료의 열분해 온도가 낮은 것을 확인하였다(도 13).

따라서, 방사선 조사 조건 및 방사선 조사 선량에 따라 박테리아 셀룰로오스의 열분해능을 제어할 수 있음을 알 수 있다.

< 실험예 4> 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 화학적 표면 특성 변화 확인

본 발명자들은 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스의 방사선에 의한 화학적 표면 특성의 변화를 확인하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.

구체적으로, 상기 <실험예 1>의 표 1과 같이 방사선 조사 조건 및 방사선 조사 선량에 의한 박테리아 셀룰로오스를 SBF(Simulated Body Fluid) 용액 상에서 수산화인회석(hydroxyapatite; HA)으로 코팅한 후 전반사 적외선 분광 분석기 ATR-FTIR spectrophotometer(Bruker TEMSOR 37, Bruker AXS. Inc., Germany)를 사용하여 분석하였다. 스펙트럼은 500 - 4000 cm^-1의 범위를 측정하였으며, ATR 모드와 주사회수는 64회, 4 cm^- ¹분해능의 조건으로 분석하였다.

그 결과, 도 14 내지 도 16에 나타낸 바와 같이 3400 cm^-1에서 박테리아 셀룰로오스의 -OH stretching 피크와 2900 cm^- ¹ 에서 C-H stretching 피크가 나타나며 전자선을 조사한 이후에도 크게 변하지 않는 것을 확인하였다(도 14 내지 도 16). 반면, SBF 용액에 의해 HA가 코팅된 박테리아 셀룰로오스의 경우 HA 코팅에 의해 -OH stretching 피크가 감소하는 것을 확인하였으며, HA의 PO₄ ³ ^- bending 피크를 1105, 1028, 600 cm^-1에서 확인할 수 있으므로 박테리아 셀룰로오스에 HA가 코팅된 것을 확인할 수 있다[비특허문헌 4, 5].

< 실험예 5> 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 체외( In vitro ) 분해율 변화 확인

본 발명자들은 방사선 처리에 의한 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스의 체외 분해율을 확인하기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.

구체적으로, 상기 <실험예 1>에서와 같이 조건별로 처리된 건조된 박테리아 셀룰로오스 및 습윤 상태의 박테리아 셀룰로오스를 지름 5 mm로 절단한 후, pH 7.4인 1X 인산염완충액(Phosphate Buffered Saline; PBS) 및 인체의 혈장과 유사한 물질인 5 X 인공체액(Simulated Body Fluid; SBF)에 상기 절단한 샘플을 각각 침지하여 4주, 8주 및 16주 후 꺼내어 세척 후 동결 건조하였다. 건조된 샘플의 무게를 측정하여 최초 무게와 비교하여 하기 수학식을 통해 분해율을 계산하였다. PBS 및 SBF의 성분 및 농도는 하기 표 2와 같다.

그 결과, 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이 PBS 수용액에서는 방사선 조사시 건조된 샘플과 습윤된 샘플에서의 분해율은 방사선 선량이 증가할수록 분해율이 서서히 증가 하지만, SBF 수용액에서는 방사선 조사시 건조된 샘플과 습윤된 샘플에서의 분해율은 방사선 선량이 증가할수록 분해율이 급격히 증가되는 것을 확인하였다(도 17 및 도 18).

이는 SBF 수용액 안에 이온들에 의해 방사선 이온화에너지에 따른 셀룰로오스의 분자 사슬의 끊어지는 현상이 증가 된다는 것을 예측할 수 있다.

1 X PBS (Phosphate Buffered Saline)	5 X SBF (Simulated Body Fluid)
137.0 mM NaCl	710.0mM Na⁺
2.70 mM KCl	25.0 mM K⁺
10 mM Na₂HPO₄ H₂O	12.5 mM Ca² ⁺
2.00 mM KH₂PO₄	7.5 mM MG² ⁺
1.00 mM CaCl₂	21.0 mM HCO₃
0.50 mM MgCl₂	740 mM Cl^-
	5.0 mM HPO₄ ² ^-
	2.5 mM SO₄ ² ^-

[수학식 1]

< 실험예 6> 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 체내( In vivo ) 분해율 변화 확인

본 발명자들은 방사선 처리에 의한 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스의 체내 분해 경향을 확인하기 위해 하기와 같은 동물 모델을 이용한 생체 내(In vivo)실험을 수행하였다.

<6-1> 기간에 따른 분해 정도 확인

본 발명자들은 방사선에 의한 박테리아 셀룰로오스의 기간에 따른 체내의 분해 정도를 확인하기 위해 도 19과 같이 마우스(SD rat)의 등 중앙부위를 절개하여 근육조직과 피부조직 사이에 양쪽으로 대칭한 위치에 지름 8 mm의 박테리아 셀룰로오스 샘플을 삽입한 후 동물을 희생하여 체내 분해 정도 확인 및 조직학 검사를 실시하였다.

구체적으로, 총 40 마리의 Sprague-Dawley rats(수컷, 무게 250-300 g)를 실험에 사용하였다. 박테리아 셀룰로오스 샘플 제조에 있어서 방사선 조사량을 0, 50, 100, 200 kGy로 달리하여 4 그룹으로 나누고, 동물 선발(Animal selection) 및 관리(management), 수술 프로토콜(surgical protocol) 및 준비(preparation)는 원자력연구원 동물실험윤리위원회가 승인한 규정에 따라 실험하였다. 각 군당, 시기당 개체수는 5마리로 하였다. 모든 수술과정(Surgical procedures)은 케타민 염화수소산염 혼합물(mixture of ketamine hydrochloride; KetalarYuhan, Seoul, Korea) 및 자일라진(xylazine; Rumpun, Bayer Korea, Seoul, Korea)를 근육하 주사를 시행하여 전신 마취하에서 진행하였다. 박테리아 셀룰로오스 샘플 삽입을 위해 실험 마우스의 수술 부위에 절개를 시행하고, 피부를 박리하였으며, 피부하 조직에 각 실험군(0, 50, 100, 200 kGy를 각각 조사한 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스 샘플)을 이식하였다.

조직학적 분석(Histologic analysis)을 위해, 방사선 조사량에 따른 3개월간 흡수 정도를 관찰하기 위해 이식한 마우스를 1개월, 3개월 후에 시편을 채취하여 조직 시편을 만들었다. 채취된 조직은 시편들은 각 block의 중앙부를 선택하여 각각 H&E(hematoxylin and eosin) 및 Masson's trichrome으로 염색하였으며 흡수 경향을 조직학적 소견에서 관찰하였다.

그 결과, 1개월에서는 모든 군의 차이가 없었으나, 도 20에 나타낸 바와 같이 3개월에서는 200 kGy를 조사한 박테리아 셀룰로오스 이식군의 경우 50% 이상의 흡수를 보였고, 100 kGy를 조사한 박테리아 셀룰로오스 이식군의 경우 약 30%의 흡수를 보이는 것을 확인하였다. 하지만 0 및 50 kGy를 조사한 박테리아 셀룰로오스 이식군의 경우 흡수를 보이지 않았고 기존의 두께보다 많이 두꺼워져 있는 것을 확인하였다(도 20).

임상에서 3개월 이상 형태가 유지되고 6개월쯤 완전 흡수되는 것을 목표로 했을때, 100 또는 200 kGy로 방사선 처리한 박테리아 셀룰로오스가 실제 임상에 적용 가능한 후보군인 것을 알 수 있다.

<6-2> 두개골 결손 모델 마우스를 이용한 박테리아 셀룰로오스의 성능 확인

본 발명자들은 두개골 결손 모델 마우스에 인공골을 넣고 기존 콜라겐 차폐막 및 본 발명의 박테리아 셀룰로오스 차폐막을 덮어 임상에서 골유도재생술을 모방한 실험 모델을 개발하였다. 또한, 기존 콜라겐 차폐막 대비 박테리아 셀룰로오스의 성능을 평가하였다.

구체적으로, 총 50 마리의 Sprague-Dawley rats(수컷, 무게 250-300 g)를 실험에 사용하였다. 박테리아 셀룰로오스 샘플 제조에 있어서 방사선 조사량을 0, 50, 100, 200 kGy로 달리하여 4 그룹으로 나누고, 동물 선발(Animal selection) 및 관리(management), 수술 프로토콜(surgical protocol) 및 준비(preparation)는 원자력연구원 동물실험윤리위원회가 승인한 규정에 따라 실험하였다. 각 군당, 시기당 개체수는 5마리로 하였다. 모든 수술과정(Surgical procedures)은 케타민 염화수소산염 혼합물(mixture of ketamine hydrochloride; KetalarYuhan, Seoul, Korea) 및 자일라진(xylazine; Rumpun, Bayer Korea, Seoul, Korea)를 근육하 주사를 시행하여 전신 마취하에서 진행하였다. 박테리아 셀룰로오스 샘플 삽입을 위해 실험 마우스의 수술 부위에 U 형태로 절개를 시행하고, 피부와 골막(periosteum)을 포함한 전 두께 플랩(full-thickness flap)을 거상한 뒤, Trephine bur(3i Implant Innovation, Palm Beach Garden, FL, USA)로 8 mm 직경의 결손(defect)을 두개부 중앙에 형성하였으며, 이후 뼈상의 디스크(bony disk)를 주의 깊게 제거한 뒤, 대조군(콜라겐 멤브레인)과 실험군(0, 50,100,200 kGy로 각각 방사선 처리된 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스)를 이식하였다.

조직학적 분석(Histologic analysis)을 위해, 시편들은 각 block의 중앙부를 선택하여 각각 H&E(hematoxylin and eosin) 및 Masson's trichrome으로 염색하였다. 조직시편은 광학현미경(BX50, Olympus, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 새롭게 생성된 골(new bone)과 잔여 생체물질(residual biomaterials)의 면적을 구하기 위하여 이미지 분석 컴퓨터 프로그램(image analysis computer program; Image-Pro Plus, Media Cybernetic, Silver Spring, MD, USA)을 이용하여 컴퓨터 보조 조직 측정(computer-assisted histometric measurements)을 시행하였다. 도 23에 나타낸 공식을 이용하여 전체 결손 부위(defect area)에 대한 새롭게 생성된 골(new bone) 및 잔존 생체물질(residual biomaterials)의 비율(percentage)을 구하였다.

통계 분석(Statistical analysis)은 SPSS ver. 18.0(SPSS, Chicago, IL, USA)을 이용하여 Kruskal-Wallis test를 시행하였고 Mann-Whitney U test를 이용하여 사후검증하였다(P=0.05).

그 결과, 도 21에 나타낸 바와 같이 이식 4주 및 8주 후 실험 마우스를 희생하여 두개골의 방사선 사진 촬영 및 조직 시편을 제작하여 관찰한 결과 그 성능이 거의 동등함을 알 수 있었다(도 21).

<6-3> 두개골 결손 모델 토끼를 이용한 바이오 셀룰로오스의 성능 확인

본 발명자들은 마우스 두개골에서 평가시 흡수도를 보이는 100 및 200 kGy 방사선을 처리한 박테리아 셀룰로오스를 실험군으로 하여 비교 동물 실험으로써 두개골 결손 모델 토끼를 이용하여 하기와 같은 실험을 진행하였다.

구체적으로, 6마리의 뉴질랜드 흰토끼(NewZealand white rabbit; 3.3 - 3.5 kg)를 본 실험에 사용하였으며, 전남대학교 동물 실험 윤리위원회 승인을 받고 실험을 진행하였다. 상기 토끼는 케타민(ketamine; 75 mg/kg)과 자일라진(xylazine; 10 mg/kg)을 이용하여 마취하고, 도 22에 나타낸 바와 같이 두개골의 털을 모두 제거한 뒤 6 mm 직경의 원형 결손(defect) 4개를 형성하였다. 골 결손(bone defect)은 무작위로 대조군(0 kGy), 100 kGy, 200 kGy으로 처리된 상기 <실시예 1>의 박테리아 셀룰로오스를 적용 및 이식하였다. 이식 4주 후 토끼를 희생하고 각 군당 8개씩의 조직을 채취하여 조직 시편을 제작하였다. 시편들은 각 block의 중앙부를 선택하여 각각 H&E 및 Masson's trichrome으로 염색하였다. 조직 시편은 광학현미경(BX50, Olympus, Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 새롭게 생성된 골(new bone) 및 잔존 생체물질(residual biomaterials)의 면적을 구하기 위하여 이미지 분석 컴퓨터 프로그램(image analysis computer program; Image-Pro Plus, Media Cybernetic, Silver Spring, MD, USA)을 이용하여 컴퓨터 보조 조직 측정(computer-assisted histometric measurements)을 시행하였다. 도 23에 나타낸 공식을 이용하여 전체 결손 부위(defect area)에 대한 새롭게 생성된 골(new bone) 및 잔존 생체물질(residual biomaterials)의 비율(percentage)을 구하였다. 차폐막을 덮지 않은 군을 대조군으로 하고, 두개골 결손부에는 수산화인회석(Hydroxyapatite) 합성골을 이식하고 상부에 차폐막을 덮어 연조직 침투 정도, 골재생 능력 등을 비교 분석하였다. 각 군당 8개씩의 시편을 8주에 분석하여 골재생의 정도를 조직학적 분석을 통해 시행하였다.

그 결과, 도 24 내지 도 26에 나타낸 바와 같이 이식 8주 후에 대조군은 골형성이 거의 이루어지지 않았고, 100 kGy가 조사된 박테리아 셀룰로오스를 이식한 경우 그 형태를 그대로 유지하고 있는 것을 확인하였으며 200 kGy이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 이식한 경우 일부가 흡수되어 있는 양상을 확인하였다(도 24). 또한, 흡수가 느린 박테리아 셀룰로오스 군의 경우 연조직의 침투를 확실히 차단하여 이상적인 골형성 소견을 보였으나 대조군의 경우 많은 연조직 침투되어 골형성이 거의 이루어지지 않는 것을 확인하였다(도 25).

Claims

100 내지 300 kGy 조사량의 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 치주조직 또는 골 재생유도재.

제 1항에 있어서, 상기 방사선은 감마선, 전자선, 엑스선 및 자외선(UV)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 치주조직 또는 골 재생유도재.

삭제

제 1항에 있어서, 상기 박테리아 셀룰로오스는 아세토박터 자일리움(Acetobacter xylinum) 유래 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 치주조직 또는 골 재생유도재.

제 1항에 있어서, 상기 치주조직 또는 골 재생유도재는 흡수성(Absorbable)인 것을 특징으로 하는 치주조직 또는 골 재생유도재.

100 내지 300 kGy 조사량의 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생 유도용 차폐막.

100 내지 300 kGy 조사량의 방사선이 조사된 박테리아 셀룰로오스를 유효성분으로 함유하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생 지지체.

1) 박테리아 셀룰로오스를 전처리하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 전처리된 박테리아 셀룰로오스에 100 내지 300 kGy 조사량의 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생유도재의 제조방법.

제 8항에 있어서, 상기 단계 1)의 전처리는 건조시키거나, 또는 증류수 또는 인산완충용액에 담침하는 것을 특징으로 하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생유도재의 제조방법.

제 8항에 있어서, 상기 단계 2)의 방사선은 감마선, 전자선, 엑스선 및 자외선(UV)으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흡수성 치주조직 또는 골 재생유도재의 제조방법.

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1) 박테리아 셀룰로오스를 전처리하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)의 전처리된 박테리아 셀룰로오스에 100 내지 300 kGy 조사량의 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 박테리아 셀룰로오스의 생분해성 억제, 및 유연성 및 흡수성 증진 방법.