KR101743470B1 - 골 재생용 조성물 - Google Patents

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KR101743470B1 KR1020140029630A KR20140029630A KR101743470B1 KR 101743470 B1 KR101743470 B1 KR 101743470B1 KR 1020140029630 A KR1020140029630 A KR 1020140029630A KR 20140029630 A KR20140029630 A KR 20140029630A KR 101743470 B1 KR101743470 B1 KR 101743470B1
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Abstract

본 발명은 미세입자상 탈회골 기질; 섬유상 탈회골 기질; 및 수화물질을 포함하는 골 재생용 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 탈회 공정으로부터 분리된 탈회 용액을 중화시키고, 생성된 침전물의 분리를 통하여 얻어진 탈회용액-유래의 단리물을 바람직하게 포함할 수 있다.

Description

골 재생용 조성물{Bone-repair composition}
본 발명은 골 재생용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세입자상의 입자상 탈회골 기질에 섬유상 탈회골 기질 또는 섬유상 탈회골 기질과 탈회용액-유래의 단리물을 조합하여 포함하는 골 재생용 조성물에 관한 것이다.
골을 산에 담가 골 중의 무기질 성분을 제거한 것을 탈회골 기질(demineralized bone matrix, DBM)이라 한다. 탈회골 기질은 대부분 고도로 가교된 콜라겐으로 구성되며, 잔존하는 비 콜라겐성 단백질로는 TGF-β, PDGF, 오스테오폰틴, 오스테오넥틴, 골 형태형성 단백질(bone morphogenetic protein, BMP) 등이 포함된다. 탈회골 기질은 골 결손의 수선 등을 목적으로 한 골 이식용 조성물의 형태로 사용된다.
통상 탈회골 기질은 체외로 분리된 뼈에 대하여 탈회 공정을 수행한 후, 이를 적절한 크기로 분쇄함으로써, 입자 형태로 제조된다. 한편, 피질성 골(cortical bone)은 골의 장축에 평행하게 콜라겐 섬유 다발(fiber bundles)로 구성되어 있으며, 이로부터 얻어진 섬유상의 탈회골 기질은 골 수선 및 다른 정형외과적 적용을 위한 임플란트에 있어서 유용한 성질을 나타내는 것으로 알려져 있다. 섬유상 탈회골 기질은 체외로 분리된 피질성 뼈를 특수 분쇄기(예를 들어, 미국 특허 제5,607,269호)를 사용하여 섬유 형태의 입자가 얻어질 때까지 분쇄한 후, 탈회시켜 제조된다. 그러나, 이러한 제조방법은 분쇄 기기의 기계적 한계로 인하여, 골 원료로서 천연의 피질성 샤프트(intact cortical shafts)만을 사용하여야 하며, 또한 얻어지는 섬유상 탈회골 수율이 낮은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 미국특허 제7,323,193호 및 제7,939,108호는 체외로 분리된 뼈를 적당한 크기로 잘라 산성 용액 중에서 6시간 동안 탈회시킨 후, 다시 2일 동안 산성 용액에서 탈회를 수행한 후, 이를 분쇄하여 섬유상 탈회골 기질을 제조하는 방법을 개시한 바 있다. 그러나, 상기 개선된 미국특허 제7,323,193호 및 제7,939,108호에 따른 제조방법은 2일 즉, 48시간의 장기간 동안 탈회 공정을 수행하여야 하는 문제가 있다.
본 발명자들은 0.05 내지 250 ㎛의 입자크기를 갖는 탈회골 기질; 250 내지 2000㎛의 입자크기를 갖는 탈회골 기질; 및 수화물질을 특정 비율로 혼합한 골 재생용 조성물을 개시한 바 있으며, 상기 조성물은 우수한 주입성 및 형태유지성(취급성)을 갖는다(대한민국 특허등록 제10-1041784호). 그러나, 대한민국 특허등록 제10-1041784호은 주입성 및 형태유지성 측면에서는 우수한 특성을 나타내었으나, 응집력이 약하여 뭉쳐짐 강도가 만족스러운 수준에는 이르지 못할 뿐만 아니라, 의료 현장에서 적용할 때 시술자의 손에 미세 물질이 묻어나는 현상(소위, 묻어남 현상)이 나타나는 단점이 있다.
본 발명자들은 주입성 및 형태유지성의 특성뿐만 아니라, 우수한 뭉쳐짐 강도를 가지면서 묻어남 현상을 최소화할 수 있는 골 재생용 조성물을 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행하였다. 그 결과, 본 발명자의 선행 특허에 따른 골 재생용 조성물에서 사용된 비-미분쇄시킨 탈회골 기질(즉, 250 내지 2000㎛의 입자크기를 갖는 탈회골 기질) 대신, 섬유상 탈회골 기질을 사용하거나; 혹은 섬유상 탈회골 기질 및 탈회용액-유래의 단리물(isolated product)을 사용하여 골 재생용 조성물을 제조할 경우, 주입성 및 형태유지성의 특성은 동등하게 유지되면서 뭉쳐짐 강도가 강해지면서 또한 묻어남 현상이 감소하여, 우수한 물성을 갖는 골 재생용 조성물의 제조가 가능하다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 미세입자상 탈회골 기질, 섬유상 탈회골 기질, 선택적으로 탈회용액-유래의 단리물, 및 수화물질을 포함하는 골 재생용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따라, 미세입자상 탈회골 기질; 섬유상 탈회골 기질; 및 수화물질을 포함하는 골 재생용 조성물이 제공된다.
상기 미세입자상 탈회골 기질의 입자크기는 바람직하게는 0.05 내지 250 ㎛의 범위일 수 있다. 또한, 상기 섬유상 탈회골 기질의 길이는 1000 내지 5000 ㎛의 범위일 수 있다.
상기 섬유상 탈회골 기질은 (a) 체외로 분리된 뼈를 산성 용액 중에서 1 ∼ 5 시간 동안 1차 탈회시키는 단계; (b) 단계(a)로부터 얻어진 뼈를 0.1 ∼ 3 mm의 두께로 슬라이싱(slicing)하여 시트 형태의 뼈를 형성시키는 단계; (c) 단계(b)에서 얻어진 시트 형태의 뼈를 산성 용액 중에서 2 ∼ 6 시간 동안 2차 탈회하는 단계; 및 (d) 단계(c)에서 얻어진 탈회된 뼈를 분쇄하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 바람직하게 얻어질 수 있다. 단계(a) 및 단계(c)의 상기 산성 용액이 서로 독립적으로 0.1 ∼ 3 N HCl 수용액일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 0.6 N HCl 수용액일 수 있다.
상기 수화물질은 증류수, 생리식염수, 농축 식염수 및 이온수로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 미세입자상 탈회골 기질: 섬유상 탈회골 기질: 수화물질의 중량비는 1 : 0.3 ∼ 1.2 : 3 ∼ 10 의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 골 재생용 조성물은 탈회 공정으로부터 분리된 탈회 용액을 중화시키고, 생성된 침전물의 분리를 통하여 얻어진 탈회용액-유래의 단리물(isolatated product)을 추가로 포함할 수 있으며, 그 함량은 상기 미세입자상 탈회골 기질 1 중량부에 대하여 1 ∼ 5 중량부의 범위일 수 있다.
본 발명의 골 재생용 조성물은 미세입자상 탈회골 기질을 섬유상 탈회골 기질; 혹은 섬유상 탈회골 기질 및 탈회용액-유래의 단리물(isolated product)과 조합하여 얻어진 조성물로서, 주입성 및 형태유지성의 특성은 본 발명자들이 이전에 개발한 골 재생용 조성물과 동등하게 유지시키면서도, 뭉쳐짐 강도를 현저하게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 묻어남 현상은 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 골 재생용 조성물은 우수한 물성을 가짐으로써, 골 결손의 수선 등을 목적으로 한 임플란트 등에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 일 예의 본 슬라이서(bone slicer)의 구조를 나타낸다.
도 2는 부분 탈회된 뼈를 슬라이싱한 후에 얻어진 뼈(A) 및 탈회된 뼈를 분쇄한 후 얻어진 뼈(B)를 나타낸다.
도 3은 섬유상 탈회골 기질(A) 및 입자상 탈회골 기질(B)의 형태를 광학현미경으로 측정한 사진이다.
도 4 및 도 5는 각각 탈회용액-유래의 단리물의 성상을 광학현미경으로 관찰한 사진 및 입도분포를 측정한 결과이다.
도 6 및 도 7은 탈회용액-유래의 단리물에 대한 TGA 및 XRD 분석결과이다.
본 발명은 입자상 탈회골 기질; 섬유상 탈회골 기질; 및 수화물질을 포함하는 골 재생용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 골 재생용 조성물은 주입성 및 형태유지성의 특성은 종래의 골 재생용 조성물(구체적으로는 대한민국 특허등록 제10-1041784호에 따른 골 재생용 조성물)과 동등하게 유지시키면서도, 뭉쳐짐 강도를 현저하게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 묻어남 현상은 현저하게 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 골 재생용 조성물은 우수한 물성을 가짐으로써, 골 결손의 수선 등을 목적으로 한 임플란트 등에 유용하게 사용될 수 있다.
상기 미세입자상 탈회골 기질은 체외로 분리된 뼈를 미분쇄하여, 통상의 탈회골 기질의 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 상기 체외로 분리된 뼈는 인간을 포함한 포유동물의 뼈일 수 있다. 상기 체외로 분리된 뼈는 통상의 방법에 따라 뼈에 붙어있는 연조직, 지방, 골수 등을 제거한 후 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제거는 통상 60 내지 90 중량%의 에탄올 수용액을 사용하여 수행될 수 있으며, 필요에 따라 계면활성제를 추가로 사용할 수도 있다. 상기 탈회는 통상의 탈회 방법에 따라 수행될 수 있으며, 예를 들어, 미분쇄된 뼈를 0.6N HCl 수용액 중에서 약 1 ∼ 6 시간 동안 담가 탈회시킬 수 있다. 얻어진 미세입자상 탈회골 기질은 최종적으로 중화, 세척 및 동결건조하여 얻을 수 있다. 상기 미세입자상의 탈회골 기질의 입자크기는 250 ㎛ 이하라면 제한없이 사용될 수 있고, 바람직하게는 0.05 내지 250 ㎛의 범위일 수 있다.
상기 섬유상 탈회골 기질은 섬유 형태를 갖는 탈회골 기질로서, 상기 섬유의 길이는 1000 내지 5000 ㎛의 범위, 더욱 바람직하게는 2,000 내지 4,000 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 섬유상 탈회골 기질은 통상의 제조방법, 예를 들어 미국특허 제7,323,193호 및 제7,939,108호에 따른 제조방법에 따라 제조된 것을 사용할 수 있다. 한편, 본 발명자들은 부분 탈회, 슬라이싱, 완전 탈회, 및 분쇄의 공정을 순차적으로 수행할 경우, 탈회 공정을 약 6 시간 정도로 현저하게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 섬유 형태를 갖는 탈회골 기질로 높은 수율로 제조할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 상기 섬유상 탈회골 기질은 (a) 체외로 분리된 뼈를 산성 용액 중에서 1 ∼ 5 시간 동안 1차 탈회시키는 단계; (b) 단계(a)로부터 얻어진 뼈를 0.1 ∼ 3 mm의 두께로 슬라이싱(slicing)하여 시트 형태의 뼈를 형성시키는 단계; (c) 단계(b)에서 얻어진 시트 형태의 뼈를 산성 용액 중에서 2 ∼ 6 시간 동안 2차 탈회하는 단계; 및 (d) 단계(c)에서 얻어진 탈회된 뼈를 분쇄하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 얻어진 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
단계(a)에서 사용되는 상기 체외로 분리된 뼈는 인간을 포함한 포유동물의 뼈일 수 있다. 상기 체외로 분리된 뼈는 통상의 방법에 따라 뼈에 붙어있는 연조직, 지방, 골수 등을 제거한 후 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제거는 통상 60 내지 90 중량%의 에탄올 수용액을 사용하여 수행될 수 있으며, 필요에 따라 계면활성제를 추가로 사용할 수도 있다. 상기 산성 용액으로는 전형적으로 HCl 수용액을 사용할 수 있으며, 0.1 ∼ 3 N HCl 수용액, 바람직하게는 약 0.6 N HCl 수용액이 사용될 수 있다. 상기 1차 탈회 시간은 1 ∼ 5 시간, 바람직하게는 약 3 시간일 수 있다.
단계(b)의 상기 슬라이싱은 뼈를 얇게 잘라낼 수 있는 기기라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 Bone Slicer(YOU IL MC/CO. KR) 등의 본 슬라이서(bone slicer)가 사용될 수 있다. 일 예의 Bone slicer 구조는 도 1과 같다. 상기 슬라이싱을 통하여 얻어지는 시트 형태의 뼈의 두께는 0.1 ∼ 3 mm, 바람직하게는 0.2 ∼ 1.0 mm, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 0.6 mm, 가장 바람직하게는 약 0.5 mm일 수 있다. 상기 두께가 3.0 mm를 초과할 경우에는 시트형태가 아닌 부셔진 입자형태가 얻어지고, 0.1 mm 미만의 경우 시트 형태로 얻어지나 탈회해도 섬유상이 아닌 입자상이 얻어진다.
단계(c)의 상기 산성 용액으로는 전형적으로 HCl 수용액을 사용할 수 있으며, 0.1 ∼ 3 N HCl 수용액, 바람직하게는 약 0.6 N HCl 수용액이 사용될 수 있다. 상기 2차 탈회 즉, 완전 탈회는 종래의 탈회 시간에 비하여 현저하게 단축된 시간, 즉 2 ∼ 6 시간, 바람직하게는 약 3 시간 이내에 수행될 수 있다.
단계(d)의 상기 분쇄 공정은 통상의 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 분쇄는 1000 내지 5000 ㎛의 범위, 더욱 바람직하게는 2,000 내지 4,000 ㎛의 범위의 길이를 갖는 섬유상 탈회골 기질이 얻어지도록 수행될 수 있으며, 이는 분쇄기의 종류에 따라 적절한 분쇄 조건을 설정함으로써 얻어질 수 있다.
상기 수화물질은 증류수, 생리식염수, 농축 식염수 및 이온수로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 미세입자상 탈회골 기질: 섬유상 탈회골 기질: 수화물질의 중량비는 1 : 0.3 ∼ 1.2 : 3 ∼ 10 의 범위일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 : 0.6 ∼ 0.8 : 3 ∼ 10 의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 골 재생용 조성물은 탈회 공정으로부터 분리된 탈회 용액을 중화시키고, 생성된 침전물의 분리를 통하여 얻어진 탈회용액-유래의 단리물(isolatated product)을 추가로 포함할 수 있으며, 그 함량은 상기 미세입자상 탈회골 기질 1 중량부에 대하여 1 ∼ 5 중량부, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 4 중량부의 범위일 수 있다. 상기 '탈회 용액'이라 함은 탈회 공정에서 탈회과정을 마친 용액으로서, 통상 분리되어 폐액으로서 버려지게 된다. 상기 중화는 NaOH 수용액 등을 사용하여 수행될 수 있고, 바람직하게는 2단계로 수행될 수 있다. 예를 들어, NaOH 수용액을 사용하여 pH 4로 조절 후 약 10분 동안 방치하고, 다시 약 pH 7로 조정함으로써 수행될 수 있다. 중화 후 생성되는 침전물은 통상의 방법, 예를 들어 여과 혹은 원심분리 등을 이용하여 분리해낼 수 있다. 상기 탈회용액-유래의 단리물은 주로 6∼70 ㎛의 입자로 구성되어 있으며, 무기질 성분 및 유기질 성분이 각각 약 87 중량% 및 약 5 중량%인 것으로 밝혀졌고, 상기 무기질 성분은 주로 비정질의 하드록시아파타이트인 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 골 재생용 조성물은 액상 폴리히드록시 화합물을 함유할 수 있으며, 액상 폴리히드록시 화합물의 예로는 글리세롤 또는 글리세롤 에스테르가 있다.
본 발명의 골 재생용 조성물은 또한 생체적합성 결합제를 함유할 수 있으며, 생체적합성 결합제의 예로는 피브린 접착제, 피브리노겐, 트롬빈, 홍합 접착 단백질, 실크, 엘라스틴, 콜라겐, 카제인, 젤라틴, 알부민, 케라틴, 키틴 및 키토산으로 구성된 그룹 중에서 1종 이상 선택될 수 있다. 생체적합성 결합제의 또 다른 예로는, 전분, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락틱-코-글리콜산, 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤, 폴리카보네이트, 폴리옥소에스테르, 폴리아미노산, 폴리무수물, 폴리히드록시부틸레이트, 폴리히록시발리레이트, 폴리(프로필렌 글리콜-코-퓨마릭산), 티로신계-폴리카보네이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로오즈, 에틸 셀룰로오즈 및 카르복시 메틸 셀룰로오즈로 구성된 그룹 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 골 재생용 조성물은 또한 항생제, 비타민, 글루코사민, 사이토카인 및 성장인자로 구성된 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 골 재생용 조성물은 또한 골 재생을 돕는 보조성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 골 재생을 돕는 보조성분으로는 상용화된 것이면 모두 가능하고, 특히 해면골, 치밀골 조각, 하이드록시 애퍼타이트(HA, Ca10(PO4)6(OH)2), 탄산 애퍼타이트(CA, Ca10(PO4)6CO3), 트리칼슘 포스페이트(TCP, Ca3(PO4)2), 피로인산칼슘(Ca2P2O7), 비유기골(anorganic bone), 치과용 치상 에나멜(dental tooth enamel), 아라고나이트(aragonite), 방해석(calcite), 진주층(nacre), 흑연(graphite), 피롤리틱 카본(pyrolytic carbon), 칼슘-실리게이트계 바이오글라스, 알루미나(Al2O3) 및 지르코니아(ZrO2)로 구성된 그룹 중에서 1종 이상 선택될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
인체로부터 공여된 뼈(중량: 약 172 g)를 수술기구를 사용하여 뼈에 붙어있는 연조직을 제거하고, 계면활성제가 포함된 조직세정제를 사용하여 연조직, 지방, 및 골수 등의 불순물을 제거한 다음, 절반으로 절단하였다. 절단된 뼈들을 뼈 무게(g)당 0.6N HCl 수용액 20 ml에 3 시간 동안 담가 부분 탈회시켰다. 부분 탈회된 뼈를 분리하여, 뼈 무게(g)당 증류수 20 ml에 담가 뼈 중의 탈회 용액을 제거하였다. 얻어진 뼈를 본 슬라이서(bone slicer)(YOU IL MC/CO. KR)를 사용하여 약 0.5 mm 두께의 시트(sheet) 형태로 슬라이싱하였다. 얻어진 시트 형태의 뼈는 도 2의 A와 같다. 얻어진 시트 형태의 뼈를 뼈 무게(g)당 0.6N HCl 수용액 30 ml에 3시간 동안 담가 완전 탈회시켰다. 탈회골 기질을 침전시켜 분리한 후, 분쇄기(IKA, M20 Univeral mill, GR)에 넣어 약 10 분 동안 분쇄한 후, 인산완충용액(PBS)으로 중화시키고, 증류수로 세척한 후, 동결건조하여 약 31 g의 탈회골 기질을 제조하였다. 상기 탈회공정 수행 후, 탈회용액을 폐기하지 않고 별도로 보관하였다. 상기에서 얻어진 탈회골 기질을 광학현미경으로 관찰한 사진은 도 3의 A와 같다. 도 3의 A의 결과로부터, 얻어진 탈회골 기질은 섬유상 탈회골 기질임을 알 수 있다.
비교예 1.
인체로부터 공여된 뼈(중량: 약 165 g)를 수술기구를 사용하여 뼈에 붙어있는 연조직을 제거하고, 계면활성제가 포함된 조직세정제를 사용하여 연조직, 지방, 및 골수 등의 불순물을 제거한 다음, 절반으로 절단하였다. 절단된 뼈들을 뼈 무게(g)당 0.6N HCl 수용액 20 ml에 3 시간 동안 담가 부분 탈회시켰다. 부분 탈회된 뼈를 회수하여, 뼈 무게(g)당 증류수 20 ml에 담가 뼈 중의 탈회 용액을 제거하였다. 얻어진 뼈를 뼈 무게(g)당 0.6N HCl 수용액 30 ml에 3시간 동안 담가 다시 탈회 공정을 수행하였으나, 탈회가 거의 진행되지 않아 탈회골 기질을 얻을 수 없었다.
비교예 2.
인체로부터 공여된 뼈(중량: 약 192 g)를 수술기구를 사용하여 뼈에 붙어있는 연조직을 제거하고, 계면활성제가 포함된 조직세정제를 사용하여 연조직, 지방, 및 골수 등의 불순물을 제거한 다음, 절반으로 절단하였다. 절단된 뼈들을 뼈 무게(g)당 0.6N HCl 수용액 20 ml에 3시간 동안 담가 부분 탈회시켰다. 부분 탈회된 뼈를 분리하여, 뼈 무게(g)당 증류수 20 ml에 담가 뼈 중의 탈회 용액을 제거하였다. 얻어진 뼈를 분쇄기(IKA, M20 Universal Mill, GR)에 넣어 약 60분 동안 분쇄하여 분쇄된 뼈를 얻으며, 그 형태는 도 2의 B와 같다. 상기 분쇄된 뼈를 뼈 무게(g)당 0.6N HCl 수용액 30 ml에 3시간 동안 담가 완전 탈회시켰다. 탈회골 기질을 침전시켜 분리한 후, 인산완충용액(PBS)으로 중화시키고, 증류수로 세척한 후, 동결건조하여 약 36.4g의 탈회골 기질을 제조하였다. 얻어진 탈회골 기질을 광학현미경으로 관찰한 사진은 도 3의 B와 같다. 도 3의 B의 결과로부터, 얻어진 탈회골 기질은 입자상 탈회골 기질임을 알 수 있다.
실시예 2.
(1) 미세입자상의 탈회골 기질의 제조
인체로부터 공여된 뼈(중량: 약 245g)를 수술기구를 사용하여 뼈에 붙어있는 연조직을 제거하고, 계면활성제가 포함된 조직세정제를 사용하여 연조직, 지방, 및 골수 등의 불순물을 제거한 다음), 분쇄기에 넣을 수 있는 크기로 절단하였다. 절단된 뼈를 분쇄기(IKA, M20 Univeral Mill, GR)를 이용하여 250 ㎛ 이하로 분쇄하였다. 분쇄한 뼈 입자를 0.6N HCl 용액에 3시간 동안 담가 완전탈회시켰다. 탈회골 기질을 원심분리를 통해 분리하고, 탈회용액은 따로 보관하였다. 분리된 탈회골 기질을 인산완충용액(PBS)으로 중화시키고, 증류수로 세척한 후, 동결건조하여 약 53.1g의 입자상 탈회골 기질을 제조하였다.
(2) 탈회용액-유래의 단리물의 제조 및 평가
(2-1) 탈회용액-유래의 단리물의 제조
실시예 1 및 상기 (1)에서 탈회 공정을 마친 탈회 용액을 한 용기에 합하였다. 상기 용액에 2N NaOH 수용액을 첨가하여 pH를 약 4로 맞추고 10분 동안 방치하였다. 이 후 2N NaOH 수용액을 추가로 첨가하여 pH를 7.2로 맞춘 후, 4,000 rpm으로 원심분리하여 침전물을 분리한 후, 동결건조하여 탈회용액-유래의 단리물을 제조하였다.
(2-2) 탈회용액-유래의 단리물의 물성 평가
(2-1)에서 제조한 상기 탈회용액-유래의 단리물의 성상을 광학현미경으로 관찰한 결과는 도 4와 같고, 입도분포를 측정한 결과는 도 5와 같다. 상기 탈회용액-유래의 단리물은 주로 6∼70 ㎛의 입자로 구성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 탈회용액-유래의 단리물에 대한 TGA 및 XRD 분석결과는 각각 도 6 및 도 7과 같다. 도 6의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 탈회용액-유래의 단리물은 무기질 성분 및 유기질 성분을 각각 약 87 중량% 및 약 5 중량씩 함유하고 있었으며, 도 7의 결과로부터 상기 무기질 성분은 주로 비정질의 하드록시아파타이트인 것으로 나타났다. XRD 결과(즉, 도 7)에서 20-25 및 25-30 2-세타 구간은 주로 비정질의 하드록시아파타이트임을 나타낸다.
실시예 3. 골 재생용 조성물의 제조 및 물성 평가
실시예 1에서 제조한 섬유상 탈회골 기질, 실시예 2에서 제조된 미세입자상 탈회골 기질과 탈회용액-유래의 단리물, 및 증류수를 표 2에 나타낸 중량비로 혼합하여 물성을 평가하였다. 또한, 비교를 위하여 250∼750 ㎛의 입자크기를 갖는 입자상 탈회골 기질을 사용하여 제조한 골 재생용 조성물의 물성도 함께 평가하였다.
골 재생용 조성물을 각각 10개씩 준비한 후, 각 조성물을 동일한 양으로 주사기에 넣은 후 주사기 밀대를 손가락으로 밀어 조성물을 토출시켰다. 토출시킬 때의 용이성과 토출시 조성물의 형상을 고려하여 주입성을 평가하였다. 또한 토출되어 나온 조성물을 손으로 뭉쳐서, 뭉쳤을 때의 형태유지성 및 조성물의 응집에 의한 뭉쳐짐 강도를 측정하였으며, 또한 손에 묻어나오는 정도를 평가하였다. 각각의 물성 즉, 주입성(A), 형태유지성(B), 뭉쳐짐 강도(C), 및 손에 묻어남 현상(D)를 각각 하기 표 1의 5단계로 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
점수 주입성(A) 형태유지성(B) 뭉쳐짐 강도(C) 손에 묻어나옴(D)
4 주입이 수월하고 끊어지지 않고 토출
 형태의 변형이 가능하고 부서지거나 갈라지는 현상이 없음 응집력이 강해 강성이 있음. 묻어나오는 것이 거의없음
3 주입은 수월하나 일부 끊어지며 갈라짐 뭉침은 가능하나 형태 변형시 일부 부서지거나 갈라짐 응집력이 중간정도 작은 물질이 약간 묻어나옴
2 부서진 형태로 토출
 부서진 후 뭉쳐지지 않음 응집력이 약해 부드러움 작은 물질이 많이 묻어 나옴
1 토출은 되나 흘러나옴 뭉쳐지지 않음 뭉쳐지지 않음 작은 물질과 섬유가 동시에 많이 묻어나옴
0 분말형태로 토출 흘러내림 흘러내림 흘러내림
시험군 입자상
탈회골 기질		 섬유상
탈회골
기질
 탈회용액-유래의 단리물 증류수 (A) (B) (C) (D)
250 ㎛
이하 		250∼750 ㎛
시험군 1 1 0 0.7 0 3.3 4 4 3 3
시험군 2 1 0 0.7 0.5 2.25 4 4 4 1
시험군 3 1 0 0.7 1.0 3.0 4 4 4 2
시험군 4 1 0 0.7 1.5 3.25 4 3 3 2
시험군 5 1 0 0.7 2.0 3.3 4 4 4 4
시험군 6 1 0 0.7 2.5 3.6 4 4 4 3
시험군 7 1 0 0.7 5.0 3.85 4 4 4 2
시험군 8 1 0 0.7 4.0 4.15 4 4 4 2
시험군 9 1 0 0.7 5.0 4.5 4 4 4 2
비교군 1 0.8 1 0 0 3.8 4 4 2 2
비교군 2 0 0 0.7 2 3.3 2 1 1 1
비교군 3 1 0 0 2 3.3 3 3 2 2
비교군 4 1 0 0.7 0 0 0 0 0 0
상기 표 2의 결과로부터, 250∼750 ㎛의 입자상 탈회골 기질을 섬유상 탈회골 기질로 변경한 경우, 주입성 및 형태유지성은 동일하게 유지되면서, 뭉쳐짐 강도가 증가하고 및 손에 묻어남 현상이 줄어들었음을 알 수 있다(시험군 1 및 비교군 1 참조). 이는 미세입자상 탈회골 기질이 섬유상 탈회골 기질 사이의 공간을 채워주어 주입성 및 성형성이 증가하고, 또한 섬유상 기질 자체의 엉킴 현상으로 뭉쳐짐 강도 증가와 손에 묻어나오는 현상도 감소했을 것으로 추정된다.
또한, 탈회용액-유래의 단리물을 추가로 첨가할 경우 뭉쳐짐 강도 증가와 손에 묻어나오는 현상도 감소의 현상이 더욱 높아졌으며, 특히 미세입자상 탈회골 기질 1 중량에 대하여 2.0 중량 이상을 첨가할 경우 더욱 우수한 물성을 나타내었다(시험군 1 내지 시험군 9 참조). 또한, 미세입자상 탈회골 기질 혹은 섬유상 탈회골 기질만을 단독으로 포함하고, 탈회용액-유래의 단리물을 포함하는 경우에는, 물성 향상의 효과가 나타나지 않았다(비교예 2 및 3 참조). 따라서, 상기 결과를 종합할 때, 미세입자상 탈회골 기질 및 섬유상 탈회골 기질이 적절한 비율로 포함되어야 하며, 바람직하게는 탈회용액-유래의 단리물을 미세입자상 탈회골 기질 1 중량에 대하여 2.0 중량 이상 함유하는 것이 물성 측면에서 바람직함을 알 수 있다.

Claims (12)

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  8. 0.05 내지 250 ㎛의 입자크기를 갖는 미세입자상 탈회골 기질; 1000 내지 5000 ㎛의 길이를 갖는 섬유상 탈회골 기질; 탈회 공정으로부터 분리된 탈회 용액을 중화시키고, 생성된 침전물의 분리를 통하여 얻어진 탈회용액-유래의 단리물; 및 수화물질을 혼합하는 것을 포함하는 골 재생용 조성물의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 수화물질이 증류수, 생리식염수, 농축 식염수 및 이온수로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 골 재생용 조성물의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 미세입자상 탈회골 기질: 섬유상 탈회골 기질: 탈회용액-유래의 단리물: 수화물질의 중량비가 1 : 0.3 ∼ 1.2 : 1 ∼ 5 : 3 ∼ 10 인 것을 특징으로 하는 골 재생용 조성물의 제조방법.
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