KR101829994B1 - 치수질환의 예방 및 치료용 조성물 - Google Patents

치수질환의 예방 및 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치수질환의 예방 및 치료용 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치수질환의 예방 및 치료용 약학 조성물은 경화 개시시간 및 경화 종결시간을 단축시키고, 광화능 및 ALP 활성을 높이는 효능을 나타내며, 이에 의해 치수질환을 예방하고 치료하는데 사용될 수 있다.

Description

치수질환의 예방 및 치료용 조성물{COMPOSITIONS FOR PREVENTING AND TREATING OF ENDODONTIC DISEASE}
본 발명은 치수질환의 예방 및 치료용 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 재료의 경화시간을 단축시키면서 치아 경조직의 활성능을 증가시킬 수 있는 치수질환 예방 및 치료용 조성물과 이러한 조성물을 이용한 상아질모세포 분화 촉진 방법에 관한 것이다.
치수 (dental pulp) 는 치아의 내부에 있는 치수강을 채우고 있는 부드러운 결합조직으로, 신경과 혈관이 풍부하게 분포해 있다. 치수의 신경은 치수 최외층의 치아 상아질 (dentin) 내면에 접해 있는 상아아세포에서 신경총을 이루며, 그 가지가 상아질의 표층에까지 이르고 있다.
치수는 상아질과 복합체를 형성하여 상아질 (치질) 의 재생과 치유를 담당하고 있다. 그러나, 상아질이 우식 및 외상 등으로 손상을 입으면 치수 염증 반응이나 조직 손상이 쉽게 일어날 수 있고, 결과적으로 치수질환이 유발될 가능성이 높아진다. 그러므로, 치아 경조직의 손상, 특히 치아 경조직 중 상아질의 손상에 의한 치수질환을 조기 예방하고 비가역적인 조직 손상을 막는 것이 중요하다.
따라서, 치수조직 손상의 예방과 가역성 손상을 받은 치수조직 치료에서는, 생물학적 안전성과 치수세포의 보호 및 산화적 손상 억제 효과가 우수한 치수 질환 예방 및 치료용 성분 개발이 요구되고 있다.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
치수가 손상된 환자의 잔존 상아질 두께가 얇을 경우 또는 치수 감염이 일어나지 않은 상태에서 핀 포인트 출혈 (pin-point bleeding) 이 일어났을 경우 치수복조법 (pulp capping) 으로 환자의 치수조직을 보호할 수 있으며, 이에 MTA (mineral trioxide aggregate) 가 이용될 수 있다. MTA는 트리칼슘 실리케이트 (tricalcium silicate), 트리칼슘 알루미네이트 (tricalcium aluminate), 트리칼슘 옥사이드 (tricalcium oxide), 실리케이트 옥사이드 (silicate oxide) 가 주성분이며 수분과 접촉하면 4시간 이내에 경화하는 친수성의 미세분말로, 경화 후 pH는 약 12.5 이다.
또한, MTA는 경화 후 상대적으로 높은 안정성을 갖고 있으며, 상아질교의 형성을 유도할 뿐만 아니라, 일칼리성의 pH를 유지하여 복조된 치수에 존재 할 수 있는 박테리아를 제거할 수 있다.
그러나 MTA를 이용하는 치수질환 치료과정에서, 초기 수화과정 동안 높은 알칼리성 pH를 띄어 상당한 초기 세포 독성을 수반하게 되며, 경화 시간이 길다는 단점이 있다.
또한, MTA가 상대적으로 고가인 치과 재료이며 교반 과정에서 모래와 같은 물성 (sandy consistancy) 을 가지는 점은, MTA를 치수질환 치료제로 사용하는 데에서 큰 단점으로 지적되고 있다.
본 발명의 발명자들은 치수질환 예방 및 치료와 관련하여 인체에 안전성을 갖고 있는 물질을 탐색해왔으며, 치수복조법에 사용되는 수경성 결합재와 점성을 가지고 있는 갈조류 유래 다당류를 함께 이용하는 것을 통해 전술된 단점을 보완할 수 있을 것으로 인식하였다.
이에 본 발명의 발명자들은 갈조류로부터 유래한 다당류 중 상대적으로 칼슘, 요오드 등 인체에 유익한 필수 미네랄, 비타민 등의 영양소가 많고 생리활성이 높은 후코이단 (fucoidan) 을 치수복조법에 이용할 수 있음을 착안하였다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 경화 시간이 단축되고, 골형성에 기여하는 치수질환의 예방 및 치료용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 후코이단 및 수경성 결합재를 포함하는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물이 제공된다.
그러나, 이에 제한되지 않고 후코이단과 함께 더 다양한 다당류가 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 다당류는 셀룰로오스, 알킬 셀룰로오스, 알킬히드록시알킬 셀룰로오스, 히드록시알킬 셀룰로오스, 셀룰로오스 설페이트, 카르복시메틸 셀룰로오스의 염, 카르복시메틸 셀룰로오스, 카르복시에틸 셀룰로오스, 키틴, 카르복시메틸 키틴, 히알루론산, 히알루론산의 염, 알기네이트, 알긴산, 프로필렌글리콜 알기네이트, 글리코겐, 덱스트란, 덱스트란 설페이트, 커들란(curdlan), 펙틴, 풀루란, 잔탄, 콘드로이틴 (chondroitin), 콘드로이틴 설페이트류, 카르복시메틸 덱스트란, 카르복시메틸 키토산, 키토산, 헤파린, 헤파린 설페이트, 헤파란 (heparan), 헤파란 설페이트, 데르마탄 설페이트, 케라탄 설페이트, 카라기난, 키토산, 전분, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 폴리-N-글루코사민, 폴리만뉴로닉산(polymannuronic acid), 폴리글루쿠론산 (polyglucuronic acid), 폴리굴루론산(polyguluronic acid) 및 상기 다당류들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 다당류에서 유래된 것일 수 있다. 바람직 하게는, 상기 다당류는 황산기를 가진 다당류일 수 있다. 또는 다양한 실시예에서, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물은 후코이단이 아닌 전술된 다양한 다당류 중 하나 이상을 포함하도록 구성될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "후코이단"은 끈적끈적한 점질 구조의 황산염화한 다당류로서, 일반적으로 고미역, 다시마 등의 갈조류에 함유된 성분이며, 분자량은 평균 20 kDa으로 후코스 (Fucose) 라는 기본당과 황산기가 결합되어 있는 물질일 수 있다. 후코이단은 구체적으로 슈가켈프 (Laminaria saccharina), L.디지타타 (L.digitata), 태평양 모자반 (Fucus distichus), 오키나와 모즈쿠 (Cladosiphon okamuranus) 와 같은 해양갈조류에서 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "수경성"은 각종 시멘트가 물 또는 수용액과 반응하여 용해도가 작은 수화물을 생성하여 경화하는 성질을 의미한다. 상기 수경성 결합재는 수경성 시멘트가 이용될 수 있다. 예를 들어, 수경성 시멘트에는 포틀랜드 시멘트, 포틀랜드계 시멘트, 혼합시멘트 및 특수시멘트를 이용할 수 있다. 바람직하게는, 수경성 결합재로 포틀랜드 시멘트를 이용하는 것이 생체친화성이 우수할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 재료들이 수경성 결합재로 이용될 수 있다.
삭제
한편, 수경성 결합재는 조성물의 총중량에 대해 15 wt% 이하일 경우, 치수부분을 즉각적으로 임시 복원하는 것이 중요한 치수 치료에서 점도가 낮아져 경화시간이 너무 길어질 수 있다.
삭제
나아가, 수경성 결합재의 평균 입도 (D50) 는 3 μm 이하로 유지하는 것이 상기 결합재를 조작하고 높은 생물학적 활성을 유지하는 데 있어서 바람직하다.
수경성 결합재는, 산화칼슘, 수산화칼슘 및 염화칼슘을 추가로 함유할 수 있다. 특히, 염화칼슘은 수경성 결합재의 경화시간을 단축하는데 관여할 수 있고, 생체친화성 및 밀폐성을 향상시킬 수 있다.
수경성 결합재는 치수질환의 예방 및 치료용 조성물에서 강도와 내구성을 부여하는 역할을 할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치수질환"은 치아의 치수에 생기는 병변을 의미한다. 예를 들어, 치수질환은 치수충혈, 치수염, 치수변성, 치수의 괴사, 치근단 병변 및 치아우식증을 포함할 수 있다.
치수질환의 예방 및 치료용 조성물은 전술된 치수충혈, 치수염 치수변성, 치수의 괴사, 치근단 병변 및 치아우식증으로 인한 치수의 손상을 치료하기 위하여 제한 없이 사용될 수 있다. 그러나, 전술된 병변에 제한되지 않고, 더 다양한 질환을 치료하거나 예방하는데 상기 조성물이 이용할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "예방"은 상기 조성물의 투여로 치수질환을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미할 수 있으며, "치료"는 상기 조성물의 투여로 치수질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 조성물은 치수질환으로 인하여 공간이 생긴 치수에서 상아질교를 효과적으로 형성하고 상아질모세포의 분화를 촉진시킴으로써 치수의 재생을 촉진시켜 치수질환을 예방하거나 치료할 할 수 있다.
조성물은 치수 치료방법에 이용될 수 있다. 구체적으로, 치료방법에는 전술된 직접 치수복조법이 있다. 그러나, 치료방법은 이에 되지 않고 치수에 대한 다양한 치료방법, 예를 들어 치근단형성술 (apexification), 치수보호술식 (barrier technique), 간접 치수복조법 (indirect pulp capping), 치수절단술 (pulpotomy), 치근단 절제술 (pulpectomy), 치근단 주변의 경조직형성 (hard tissue formation) 유도, 골유도 재생술 (guided bony regeneration, GBR) 및 치근천공 수복 (perforation repair) 등에 이용될 수 있다.
바람직하게는, 치아 신경이 노출됐을 때 상기 조성물을 손상된 신경부위에 도포하여 치유를 돕고 이차적인 감염을 막아주는 치료법인 직접 치수복조법에 이용할 때, 효과적으로 치수 질환을 치료할 수 있다.
조성물은 치수-상아질 복합체의 재생 및 염증 반응을 조절할 수 있는 약물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 약물은 히스톤 디아세틸라아제 (histone deacetylases) 저해제, 항산화제, 포스포리파아제 (phospholipases) 및 사이클로옥시게나아제 (cyclooxygenase) 저해를 주요 작용으로 하는 소염제, Wnt 신호전달조절제 및 항생제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 추가 가능한 약물은 트리코스타틴 A (trichostatin A), 부틸레이트 (butyrate), 발프로익산 (valproic acid), 아피시딘 (apicidin); N-아세틸 시스테인(N-acetyl cysteine); 아스피린 (Aspirin), 타이레놀 (Tylenol), 이부프로펜 (ibuprofen), 디클로페낙 (Diclofenac), 인도메타신 (indomethacin), 케토프로펜 (Ketoprofen), 볼타렌 (Voltaren), 펠덴 (feldene), 모빅 (Mobic); 페니실린 (penicillin), 세팔로스포린 (cephalosporin), 카나마이신 (kanamycin), 겐타마이신 (gentamicin), 시소마이신 (sisomicin), 에리트로마이신 (erythromycin), 반코마이신 (vancomycin), 타이코플라닌 (teicoplanin), 퀴놀론 (quinoline), 이소옥사졸 (isoxazole) 유도체 및 리튬클로라이드 (lithium chloride)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 약물일 수 있다.
또한, 상기 조성물은 비수성 액체를 더 포함할 수 있다. 비수성 액체의 특성으로는 흡습성, 생체친화성, 보존 안정성, 흡습성, 계면활성 및 물과 쉽게 섞이는 성질이 있을 수 있다. 전술된 성질로, 비수성 액체는 수경성 결합재의 페이스트화에 관여할 수 있다. 비수성 액체는 수경성 결합재와 반응하여 수화 반응을 일으키는 물을 실질적으로 포함하지 않거나 경화를 일으키지 않는 수준의 최소한의 수분만을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로, 비수성 액체는 상기 조성물의 총중량에 대해 15 wt% 내지 35 wt% 만큼 포함되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들어, 비수성 액체는 N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 (polyoxyethylene sorbitan monolaurate), 디메틸 이소소르바이드 (dimethyl isosorbide), 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 (diethylene glycol dimethyl ether) 및 부틸렌 글리콜 (butylene glycol) 로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물에서 상기 후코이단은 상기 조성물의 총중량에 대해 5 wt% 내지 10 wt% 일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "총중량"은 후코이단 및 수경성 결합재를 포함하는 치수질환의 예방 및 치료용 조성물 전체의 중량을 의미할 수 있다.
상기 후코이단은 상기 조성물의 총중량에 대해 5 wt% 내지 10 wt%만큼 포함될 수 있다.
바람직하게는, 상기 조성물의 총중량에 대해 10 wt% 이하의 후코이단이 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 포함될 경우, 생물학적 활성 (biological activity) 이 극대화될 수 있다. 상기 생물학적 활성은, 생리학적 또는 약물학적 활성을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 생물학적 활성은 골형성 활성, 항바이러스 활성, 세포 증식 유도 활성, 세포 접착력 향상 활성, 항진균 활성, 체내 안정성, 항산화 활성, 항염증 활성, 면역억제 활성 및 지혈성일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 조성물의 총중량에 대해 10 wt% 이하의 후코이단을 포함한 치수질환의 예방 및 치료용 조성물은 더 다양한 생물학적 활성을 가질 수 있다.
또한, 조성물의 총중량에 대해 10 wt% 이하의 후코이단을 포함한 치수질환의 예방 및 치료용 조성물은 세포 증식 및 세포 주기 연관 단백질인 FAK 및 PI3K-Akt의 증가를 유도할 수 있으며, 세포 접착력 향상을 유도할 수 있다.
전술된 생물학적 활성으로, 상기 조성물은 질병의 예방 및 치료 용도로 적용될 수 있다. 바람직하게는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물에서 상기 수경성 결합재는 천연 포틀랜드 시멘트, 포틀랜드계 시멘트, 혼합시멘트 및 특수시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "천연 포틀랜드 시멘트"는 규산칼슘을 수경성 주광물로 하는 시멘트일 수 있다.
예를 들어, 천연 포틀랜드 시멘트는 보통포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 초조강 포틀랜드 시멘트 및 내황산염 포틀랜드 시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 시멘트일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "포틀랜드계 시멘트"는 포틀랜드 시멘트와 같은 계열의 시멘트를 의미할 수 있다.
예를 들어, 포틀랜드계 시멘트는 백색 포틀랜드 시멘트, 유정시멘트 및 클로이드 시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 시멘트일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "혼합시멘트"는 포틀랜드 시멘트의 클링커에 포졸란이나 급랭된 고로 슬래그를 조합하고, 석고를 가해 만든 시멘트일 수 있다.
예를 들어, 혼합시멘트는 고로 시멘트, Fly-ash 시멘트, Silica 시멘트, 초저발열 시멘트, 지열정 시멘트 및 RCCP용 시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 시멘트일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "특수시멘트"는 전술된 천연 포틀랜드 시멘트, 포틀랜드계 시멘트 및 혼합시멘트를 제외한 나머지 시멘트를 의미할 수 있으며, 특수한 목적을 위해 사용되는 시멘트를 의미할 수 있다.
예를 들어, 특수시멘트는 알루미나 시멘트, 초속경 시멘트 및 GRC용 저알칼리 시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 시멘트일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물에서 상기 치수질환은 상기 치수질환은 치수충혈, 치수염, 치수변성, 치수의 괴사, 치근단 병변 및 치아우식증 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치수충혈"은 치수에 물리적, 화학적 또는 세균성의 자극이 가해지면 처음에는 치수의 혈관이 확장되어 유도되는 충혈을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 자극들이 치수충혈을 유도할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치수염"은 물리적, 화학적 또는 세균성의 자극이 가해지면 처음에는 치수의 혈관이 확장되어 유도되는 염증을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 자극들이 치수염을 유도할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치수변성"은 전술된 자극에 의한 변화 또는 자극을 주지 않더라도 노화에 의해서 퇴행성 또는 위축성 변화가 발생하는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치수의 괴사"는 치수괴사는 염증 등에 의해 순환장애가 일어나는 경우 치수조직이 괴사하는 질병을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치근단 병변"은 치근단 주위의 병변을 의미할 수 있으며, 치근단 병변은 세균에 의해 유도될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "치아우식증"은 치아면에 서식하는 세균으로 인한 감염성 질환을 의미할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 치수질환의 예방 및 치료용 조성물은 전술된 치수질환으로 인한 노출된 치수에서, 치수-상아질 복합체를 재생할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 치수변성, 치수의 괴사 및 치수의 괴저를 가진 환자의 병변치수가 제거된 빈 치수강 또는 기타 병리학적으로 손상된 조직 주위에 작용될 수 있다.
또한, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물의 함량은 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 다른 성분의 함량, 제형의 종류, 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다.
상기 치수 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 이용한 치료방법의 대상은 인간을 제외한 포유류일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 방사선 조영제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "방사선 조영제"는 방사선 조영제는 방사선 불투과성을 부여하여 방사선 사진에서 재료의 관찰이 가능하도록 하며 상아질과 구분되는 충분한 불투과도를 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물에서 상기 방사선 조영제는 비스무스 옥사이드 (bismuth oxide), 비스무스 카보네이트 (bismuth carbonate), 스트론튬 카보네이트 (strontium carbonate), 스트론튬 포스페이트 (strontium phosphate), 바륨 설페이트 (barium sulfate), 탄탈륨 옥사이드 (tantalum oxide), 세륨 옥사이드 (cerium oxide), 틴 옥사이드 (tin oxide) 및 지르코늄 옥사이드 (zirconium oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
그러나, 이에 제한되지 않고, 더 다양한 물질이 방사선 조영제로 이용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 방사선 조영제는 비스무스 옥사이드 및 지르코늄 옥사이드가 이용될 수 있으며, 더 바람직하게는 비스무스 옥사이드를 이용하는 것 일수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물에서 상기 방사선 조영제는 상기 조성물의 총중량에 대해 20 wt% 내지 40 wt% 일 수 있다.
그러나, 이에 제한되지 않고 상기 조영제는 전체 조성물에 대해 더 다양한 중량비로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 제공하는데 있어서, 상기 방사선 조영제는 상기 조성물의 총중량에 대해 20 wt% 내지 30 wt% 만큼 포함되는 것일 수 있다. 구체적으로, 방사선 조영제의 함량이 상기 조성물의 총중량에 대해 20 wt% 미만인 경우에는 방사선 불투과도에 문제가 있을 수 있다. 또한, 방사선 조영제의 함량이 상기 조성물의 총중량에 대해 40 wt% 를 초과하는 경우에는 수경성 결합재의 함량을 감소시켜 경화지연 등의 문제가 발생될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 수경성 결합재와 방사선 조영제의 함량은 서로 상관관계가 있을 수 있다. 수경성 결합재의 함량이 높은 경우에는, 방사선 조영제의 함량이 높지 않은 것이 상기 조성물의 적절한 임상 효율성을 유지시켜줄 수 있다. 즉, 수경성 결합재와 방사선 조영제의 함량이 모두 높은 경우, 분말 성분이 과하게 되어 오히려 완전 경화가 지연될 수 있다. 전술된 사항들을 고려한다면, 수경성 결합재 및 방사선 조영제의 중량의 합이 상기 조성물의 총중량에 대해 70 wt% 를 넘지 않도록 조절하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 경화 개시시간이 100분 이하일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "경화 개시시간"은 상기 조성물의 응결의 개시로 간주되는 시간을 의미할 수 있다.
후코이단은 상기 조성물의 경화 개시시간을 단축시키는데 관여할 수 있다. 또한, 상기 조성물의 경화 개시시간은 후코이단의 농도에 의존적일 수 있다. 더 나아가, 경화 개시시간의 측정은 미국 재료시험협회 (ASTM: American Society for Testing and Materials) 및 국제표준화기구 (IOS: International Organization for Standardization) 에서 제시한 방법론에 의거하여 수행할 수 있는데, 구체적으로, 비카 (Vicat) 바늘 및 길모어 (Gilmore) 바늘이 이용될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 다양한 방법 및 다양한 장치로 상기 조성물의 경화 개시시간을 측정할 수 있다.
상아질에 상기 조성물이 적용된 이후, 노출된 치수부분은 즉각적으로 임시 복원될 수 있기 때문에, 경화 개시시간을 단축하는 것은 치수 치료에 있어서, 경화 종결시간을 단축하는 것보다 중요할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 경화 종결시간이 250분 이하일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "경화 종결시간"은 상기 조성물의 응결이 완결되는 시간을 의미할 수 있다.
후코이단은 상기 조성물의 경화 개시시간을 단축시키는데 관여할 수 있다. 또한, 상기 조성물의 경화 종결시간은 후코이단의 농도에 의존적일 수 있다. 전술된, 경화 개시시간 및 경화 종결시간을 합친 시간이 경화시간이 될 수 있다.
더 나아가, 경화 종결시간의 측정은 미국 재료시험협회 (ASTM: American Society for Testing and Materials) 에서 제시한 방법론에 의거하여 수행하였는데, 구체적으로, 비캇 바늘 장치 (Vicat needle opparatus) 및 길모어 바늘 장치 (Gilmore needle opparatus) 가 이용될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 다양한 방법 및 다양한 장치로 상기 조성물의 경화 종결시간을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 1350 (cm-1) 내지 1450 (cm-1) 의 파장에서 0.03 % 이상의 투과율을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "투과율"은 작용기의 특이적인 피크(peak) 값을 나타낼 수 있다.
상기 투과율은 푸리에 변환 적외선 분광법 (FT-IR: Fourier-transformed infrared spectroscopy) 을 이용하여 시료의 화학적 구성요소들 (chemical compositions) 을 분석할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 더 다양한 방법으로 화학적 구성요소를 분석할 수 있다.
구체적으로, 상기 조성물은 1420 (cm-1)의 파장에서 0.03 % 이상의 투과율을 가질 수 있다. 상기 조성물이 1420 (cm-1)의 파장에서 투과율을 나타내는 것은 "COO-" 의 작용기를 포함하고 있는 것을 의미할 수 있다.
또한, 상기 조성물은, 1220 (cm-1) 내지 1270 (cm-1)의 파장에서도 0.01 % 이상의 투과율을 가질 수 있다. 상기 조성물이 1220 (cm-1) 내지 1270 (cm-1)의 파장에 투과율을 나타내는 것은 "S=O" 의 작용기를 포함하고 있는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가, 상기 조성물은 860 (cm-1) 내지 880 (cm-1)의 파장에서도 0.01 % 이상의 투과율을 가질 수 있다. 상기 860 (cm-1) 내지 880 (cm-1)의 파장에서 투과율을 나타내는 것은 "C-O-S" 의 작용기를 포함하고 있는 것을 의미할 수 있으며, 바람직하게는, 후코이단을 포함하고 있는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 MTA에 비하여 적어도 1.8 배의 광화능 (mineralization) 을 가질 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 조성물에서 상기 조성물이 처리된 세포는 MTA가 처리된 세포에 비하여 적어도 1.8 배의 광화능을 가질 수 있으며, 이러한 결과는 상기 조성물이 처리된 세포의 생물학적 활성이 MTA 처리된 세포보다 높은 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 생물학적 활성이 높은 것은, 골형성 능력이 높은 것을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 상기 조성물이 처리된 세포는 MTA 처리된 세포보다 더 다양한 생물학적 활성이 높은 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "MTA"는 무기물 트리옥사이드 집합체를 의미한다. MTA는 치수복조법에 이용될 수 있다. MTA가 치수복조법에 이용될 경우, 다른 치과용 재료에 비해 고가일 수 있으며, 사용자에 의해 조작하기가 어려울 수 있다. 또한, MTA는 체액에 용해될 수 있으며, 상아질 또는 골조직을 형성을 유도하는 활성이 없을 수 있다.
상기 "세포"는 조골세포일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 더 다양한 세포에 상기 조성물 및 MTA를 처리할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "광화능"은 무기물을 생산하는 능력을 의미한다. 구체적으로, 광화능은 물질이 미네랄 이온 침착 및 미네랄 결정체의 형성에 의해 유기물에서 무기물로 변화되는 과정일 수 있는데, 이 광화능은 신체의 경조직을 만드는데 필요한 메커니즘일 수 있다. 치아는 연조직과 경조직으로 이루어진 복합조직이다. 법랑질, 상아질, 백악질 및 치조골로 이루어진 경조직은 치아의 전반적인 구조를 제공하며 기능을 하는 치아와 모두 연관되어 있다. 이들 치아의 경조직은 법랑질 형성 (amelogenesis), 상아질형성 (odontogenesis), 백악질 형성 (cementogenesis) 및 골형성 (osteogenesis)과 같은 광화작용에 의해 형성된다. 광화작용은 치아 발달과 줄기세포에 기초한 치아 재생에 있어, 분화 메커니즘에 중요한 역할을 할 수 있다.
상기 광화능은 알리자린 레드 (Alizarin red) 염색방법, 알리자린 레드의 정량분석, 알카린 포스파타아제 (ALP: alkaline phosphatase) 활성 및 RT-PCR (real time-PCR) 로 측정 될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 더 다양한 방법으로 광화능을 측정할 수 있다. 또한, 상기 알리자린 레드 염색은 상기 조성물로 유도된, 무기물의 형성을 보여줄 수 있다.
더 나아가, 상기 조성물의 총중량에 대해 10 wt% 이하의 후코이단이 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 포함될 경우, 광화능이 극대화될 수 있다. 즉, 전술된 조건에서의 조성물의 생물학적 활성이 극대화되는 것을 의미할 수 있다.
또한, 치수질환의 예방 및 치료에 있어 광화능이 상대적으로 높은 상기 조성물을 이용하는 것이 MTA를 이용하는 것보다 치수질환의 예방 및 치료효과가 높을 수 있다.
발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물에서 상기 조성물이 처리된 후 7일이 지난 세포는 MTA가 처리된 후 7일이 지난 세포에 비하여 적어도 2 배의 ALP (alkaline phosphatase) 활성을 가질 수 있다.
그러나, 이에 제한되지 않고 상기 조성물 및 MTA 처리 7일 이전에도, 상기 조성물 처리 세포는 MTA 처리 세포보다 상대적으로 ALP 활성이 높을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어, "ALP 활성"은 알카린포스파타제의 활성을 의미한다. ALP는 조골세포 막에 위치할 수 있으며, 생광화 (biomineralization) 의 마커 (marker) 로 이용될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 다양한 마커들이 생광화의 마커로 이용될 수 있다. 예를 들어, TRAP, OPG, CatK, RANK, RANKL, 오스테오칼신, IL-6, DKK-1, MMP-8, TIMP-1, tPA, PAI-2, 카텝신, 골 시알로단백질 (bone sialoprotein: BSP), TGF-β 상과 (superfamily) 로부터의 표지들, 골 형태형성 단백질(BMP)들, 스클레로스틴 (sclerostin) 및 노긴 등이 생광화의 마커로 이용될 수 있다.
ALP는 화합물에서 인산염 이온을 비특이적으로 분해하고 미네랄 결정체가 커짐에 따라 ALP 활성이 증가할 수 있다. 이러한 이유로, ALP 활성의 측정은 광화능의 측정 방법 중 하나일 수 있다. 이때, p-니트로페닐 포스페이트 (p-nitrophenyl phosphate) 을 기질로 이용하여 ALP 활성을 측정할 수 있다. 구체적으로, ALP 활성이 높은 것은 골형성 관련 유전자의 발현이 증가된 것을 의미할 수 있다.
일 실시예에 따른, 조성물이 처리된 후 7일이 지난 세포가 MTA가 처리된 세포에 비하여 적어도 2 배의 ALP를 가지는 것은 상기 조성물이 처리된 세포의 생물학적 활성이 MTA 처리된 세포보다 높은 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 골형성 능력이 상대적으로 높은 것을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 더 다양한 생물학적 활성이 높은 것으로 해석될 수 있다.
상기 조성물의 총중량에 대해 10 wt% 이하의 후코이단이 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 포함될 경우, ALP 활성이 극대화 될 수 있다. 즉, 전술된 조건에서의 조성물의 생물학적 활성이 극대화되는 것을 의미할 수 있다.
또한, 치수질환의 예방 및 치료에 있어 광화능이 상대적으로 높은 상기 조성물을 이용하는 것이 MTA를 이용하는 것보다 치수질환의 예방 및 치료효과가 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인간을 제외한 동물의 치수에 후코이단 및 수경성 결합재를 포함하는, 조성물을 위치시키는 단계를 포함하는, 상아질모세포 분화 촉진 방법이 제공된다.
예를 들어, 상기 상아질모세포 분화 촉진 방법을 손상된 치수에 적용하였을 때, 상아질교가 효과적으로 형성되고, 상아질모세포의 분화가 촉진될 수 있다. 결과적으로 치수의 재생이 촉진될 수 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 상아질모세포 분화 촉진 방법은 치수질환을 예방하거나 치료하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상아질모세포 분화 촉진 방법에서, 상기 조성물은 방사선 조영제를 더 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 더 다양한 첨가물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가물은 전술한 조성물은 치수-상아질 복합체의 재생 및 염증 반응을 조절할 수 있는 약물일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것에 불과하므로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치수질환의 예방 및 치료용 조성물은 경화 개시시간 및 경화 종결시간을 단축시키며, 광화능 및 ALP 활성을 증가시키는 효능을 나타내어 결과적으로 치아 경조직의 활성능이 증가되고, 이에 의해 치수질환을 예방 및 치료하는데, 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 상아질모세포 분화 촉진 방법에 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물을 처리하였을 때, 경화시간을 나타내는 실험 결과이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, 상대적인 세포 생존도를 나타내는 실험 결과이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, 세포유착과 관련된 유전자의 발현정도를 나타내는 실험 결과이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, 광화능 분석을 위한, 알리자린 레드 염색한 세포를 나타내는 실험 결과이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, 광화능을 측정한 결과를 나타내는 실험 결과이다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, ALP 활성을 측정한 결과를 나타내는 실험 결과이다.
도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, 골형성 연관 유전자의 발현을 나타내는 실험 결과이다.
도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, 세포이동의 정도를 나타내는 실험 결과이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 함유하지 않은 조성물을 처리하였을 때, FE-SEM 및 EDX 분석 결과를 나타내는 실험 결과이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 총중량에 대해 5 wt% 의 후코이단을 포함하는 조성물을 처리하였을 때, FE-SEM 및 EDX 분석 결과를 나타내는 실험 결과이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물의 총중량에 대해 10 wt% 의 후코이단을 포함하는 조성물을 처리하였을 때, FE-SEM 및 EDX 분석 결과를 나타내는 실험 결과이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물 중 후코이단을 각각 다른 중량비로 포함하는 조성물을 처리하였을 때, FT-IR 분석 결과를 나타내는 실험 결과이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하에서는, 본 발명의 치수질환의 예방 및 치료용 조성물 중 수경성 결합재를 포틀랜드 시멘트로 이용하는 것과 방사선 조영제를 지르코늄 옥사이드로 이용하는 것을 예시적으로 하여 설명하나 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 치수질환의 예방 및 치료용 조성물을 처리한 세포의 생물학적 활성이 증가됨으로써, 상기 조성물을 다양한 치수질환 치료방법에 제공할 뿐만 아니라, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로도 제공할 수 있다.
치수질환의 예방 및 치료용 조성물의 구성
이하의 실험들에서는 다음의 조성으로 이루어진 조성물을 이용하였다. 구체적으로, 일 실시예에 따른 치수질환의 예방 및 치료용 조성물의 수경성 결합재로는 포틀랜드 시멘트를 이용하였다. 상기 포틀랜드 시멘트는 상기 조성물의 총중량에 비하여 80 wt% 를 가지고 있다. 또한, 상기 조성물의 방사선 조영제로 지르코늄 옥사이드를 사용하였고, 지르코늄 옥사이드는 상기 조성물의 총중량에 비하여 20 wt% 를 가지고 있다.
그 다음, 전술된 조성의 조성물에, 후코이단을 포함하지 않은 조성물과, 조성물의 총중량에 비하여 5 wt% 의 후코이단을 함유하는 조성물 및 조성물의 총중량에 비하여 10 wt% 의 후코이단을 함유하는 조성물로 이루어져있는 세개의 군으로 나누었다.
이하에서는, 후코이단을 포함하지 않은 조성물을 PZ (Portland cement 80 wt% + ZO 20 wt%) 로, PZ의 총중량에 비하여 5 wt%의 후코이단을 함유하는 조성물을 PZF5로, PZ의 총중량에 비하여 10 wt%의 후코이단을 함유하는 조성물을 PZF10로 기재하여 설명한다.
통계학적 분석
이하의 실험들에서는 일원 분산분석 (One-way analysis of variance) 법을 이용해 각각의 군들간의 통계학적 차이를 분석하였다. 구체적으로, 상기 분석은 Tukey 검정을 이용한 이원 비교법을 이용하여 수행되었다.
실시예 1: PZ, PZF5 및 PZF10의 경화시간 측정
먼저, 일 실시예에 따른 조성물의 경화시간은 경화 개시시간 및 경화 종결시간을 측정하여, 합친 것을 의미할 수 있다. PZ, PZF5 및 PZF10의 경화 개시시간 및 경화 종결시간의 측정은 내부직경 10 mm 및 높이 2 mm인 테프론 몰드 (Teflon mold) 에서 수행되었다. 구체적으로, 경화 개시시간 및 경화 종결시간은 미국 재료시험협회에서 제시한 C266-03 과 국제표준화기구에서 제시한 6876 의거하여 수행하였다.
경화 개시시간의 측정에는 100g의 길모어 바늘을 이용하였는데, 상기 길모어 바늘은 2 mm 직경의 활성 팁 (tip) 을 가지고 있다. 또한, 개시 종결시간의 측정에는 400 g의 길모어 바늘을 이용하였으며, 상기 길모어 바늘은 1 mm 직경의 활성 팁을 가지고 있다. 이하에서는 설명의 간명함을 위해, 경화 개시시간의 측정에 사용된 바늘을 "개시 바늘", 개시 종결시간의 측정에 사용된 바늘을 "종결 바늘"이라고 명명하여 설명한다.
경화 개시시간의 측정은 개시 바늘을 PZ, PZF5 및 PZF10의 표면에서 약한 힘으로 가하면서 수행되었다. 이 과정은 5분마다 반복되었는데, PZ, PZF5 및 PZF10 표면에서 개시 바늘로 인한 원형의 흠이 생기지 않을 때까지 수행하였다. 구체적으로, 각각의 조성물들에 개시 바늘을 가했을 때, 조성물의 표면에서 교반 및 미미한 흠이 나는 현상이 멈출 때까지의 경과시간을 기록하였고. 이 시간을 경화 개시시간이라고 설정하였다.
전술된 경화 개시시간의 측정과 동일한 방법에 개시 바늘을 대신해서 종결 바늘을 적용하여, 개시 종결시간을 설정하였다.
도 1은 PZ, PZF5 및 PZF10의 경화시간을 나타낸다. PZ에 비하여 PZF10에서 경화 개시시간이 약 50 %, 경화 종결시간이 약 20 % 단축된 것을 확인하였다. 이 결과로, 경화시간은 후코이단 농도에 의존적이며, 경화시간을 단축시키는 것을 인지하였다.
전술된 실시예 1에서의 후코이단을 함유한 조성물 PZF5 및 PZF10이 후코이단을 함유하지 않은 조성물 PZ에 비해 짧은 경화시간을 나타내는 결과를 확인하였다. 구체적으로, 경화 개시시간의 단축은, 상아질에 후코이단을 함유한 PZF5 및 PZF10이 적용된 이후, 노출된 치수부분이 즉각적으로 임시 복원될 수 있기 때문에, 치수 치료에 있어서, 후코이단을 사용하지 않는 조성물을 사용하는 것보다 효과적일 수 있다. 특히, 경화시간 단축에 있어서는 PZF10이 치수질환의 치료용 조성물로 이용되는 것이 효과적일 수 있다.
실시예 2: PZ, PZF5 및 PZF10의 생물학적 활성 측정
먼저, 이하에서는 PZ, PZF5 및 PZF10 조성물과 MTA의 생물학적 활성을 비교하여 나타낸다. 세포 생존도의 측정, 세포부착 측정, 광화능 측정 및 ALP 활성의 측정의 실험에서는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA를 처리한 조골세포를 비교한다.
상기 조골세포는 사람의 조골세포인 MG63를 이용했는데, 실험 진행 전에는, 최소배지에서 배양되었다. 상기 최소배지의 구성은 10 % 의 소태아혈청 (fetal bovine serum), 페니실린 (penicillin) (100 units/mL) 및 스트렙토마이신 (streptomycin) (100 units/mL) 으로 이루어졌다.
실험 진행 중에는 상기 조골세포를 골형성 배지 (OM: osteogenic medium) 가 포함되어 있는 웰 (well) 에 MG63을 접종한 후, 37 ℃ 의 5 % CO2 및 95 % 의 공기로 조성된 조건에서 24시간 동안 세포부착을 유도하였다. 그 다음, PZ, PZF5, PZF10 및 MTA을 각각의 웰에 처리하였다.
이하 세포의 생존도 측정, 세포부착 측정, 광화능 측정 및 ALP 활성의 측정의 실험에서 적용되는 6개의 군들은 다음과 같다. 4개의 실험군으로는 골형성 배지에서 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA가 처리된 조골세포로 조성되어 있고, 2개의 대조군으로는 양성 대조군의 골형성 배지에서 아무 것도 처리하지 않은 조골세포 및 음성 대조군의 최소 배지에서 아무것도 처리되지 않은 조골세포로 조성되어 있다.
세포이동의 정도 측정 실험에서는 제대정맥혈관내피세포 (HUVECs: human umbilical vein endothelial cell) 을 이용한다. 이하에서는 설명의 간명함을 위해 제대정맥혈관내피세포를 "HIVECs"로 명명한다. 세포이동의 정도 측정 실험에서 적용되는 실험군은 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA가 처리된 HUVECs이며, 그 대조군은 아무것도 처리되지 않은 HUVECs가 된다.
PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포의 세포 생존도 측정
세포 생존도 측정에 이용된 조골세포는 1 × 104 (cells/well) 농도의 조골세포를 이용하였고, PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리 후 3일 및 7일이 지난 조골세포의 세포 생존도를 측정하였다. 이때, 각각의 조성물이 처리된 조골세포들은 570 nm의 파장에서 마이크로플레이트 흡광도 판독기 (microplate absorbance reader) 를 이용하여 광학밀도를 측정하였다.
도 2a는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포와 대조군들의 세포 생존도를 나타낸다. PZF5처리된 후 7일차의 조골세포의 세포 생존도가 증가한 것을 확인하였다.
PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포의 세포부착 측정
먼저, 전술된 방법으로 준비된 조골세포에 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA를 처리 한 후 24시간을 더 배양하였다. 세포부착 정도는 RT-PCR을 이용한, 인테그린 (integrin) β1 및 인테그린 β3 의 발현을 측정하여 분석하였다.
구체적으로, PZ, PZF5, PZF10 및 MTA이 처리된 각각의 조골세포를 EP 튜브에 옮긴 후, RiboEX 시약을 이용해 총 RNA를 추출하였다. 200μL의 클로로포름 (Chloroform) 을 상기 EP 튜브에 취하고, 4 °C 에서 15분동안 원심분리하였다. 원심분리 후 수득된 RNA에서 1 μg을 취해, Maxime RT PreMix 키트를 이용해 역전사 하였다.
그 다음, 수득된 cDNA를 Maxime RT PreMix 키트를 이용해 증폭시켰다. 이때 GAPDH를 하우스키핑 유전자로 이용하였다. [표 1] 에서는 자세한 프라이머의 시퀀스, RT-PCR 조건 및 주기, 생성물 크기가 기재되어 있다.
[표 1]
Figure 112016083823881-pat00001
PCR 생성물은 1.5 % 아가로즈 겔 (agarose gel) 에 용해시킨 후 레드세이프 (RedSafe) 로 염색한 후, ChemiDoc 이미징 시스템 (Imaging System) 을 이용하여 분석하였다.
도 2b는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포와 대조군들의 인테그린 β1 및 인테그린 β3의 발현정도를 나타낸다. 인테그린 β1는 PZF5가 처리된 조골세포에서 높게 발현되었으며, 특히 인테그린 β3는 다른 군들과 다르게, PZF5 및 PZF10가 처리된 조골세포 모두에서 높게 발현된 것을 확인하였다.
PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포의 광화능 측정
먼저, 전술된 방법으로 준비된 조골세포에 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA를 처리 한 후 24시간을 더 배양하였다. 그 다음 처리가 끝난 세포들은 70 % 의 에탄올로 상온에서 1시간동안 고정되었고, 1 % 의 알리자린 레드를 10 분 동안 처리하여, 염색이 끝난 세포들을 멸균수로 세척하였다.
마지막으로 10 % 의 세틸피리디늄클로라이드 (cetylpyridinium chloride) 를 포함하는 10 mM의 소듐포스페이트 버퍼에 (sodium phosphate) 상기 세포들을 15분동안 처리하여 14일동안 배양하였다. 562 nm 의 파장에서, 마이크로 플레이트 리더를 이용해 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포 및 대조군의 광학밀도를 측정하였다.
도 2c는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포 및 대조군들의 알리자린 레드로 염색한 결과를 나타낸다. PZF5가 처리된 조골세포에서의 높은 광학밀도를 확인하였다.
도 2d는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포 및 대조군들의 광화능을 나타낸다. 도 4c의 결과와 마찬가지로, PZF5가 처리된 조골세포에서의 광화능이 6개 군들 중에서 가장 높았으며, 그 다음 PZF5가 처리된 조골세포에서의 광화능이 높게 확인되었다. 특히, MTA 처리 조골세포에 비하여 PZF5 처리 조골세포의 광화능이 1.8 배 이상인 것을 확인하였다.
PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포의 ALP 활성의 측정
ALP 활성의 측정에는 p-니트로페닐 포스페이트를 기질로 이용하였다. 구체적으로, 0.7 M 의 2-아미노-메틸-1-프로판올 (2-amino-methyl-1-propanol) 및 6.7 Mm 의 마그네슘 클로라이드에 p-니트로페닐 포스페이트를 포함하는 용액을 기질활성용액으로 사용하였다.
그 다음, 전술된 방법으로 준비된 조골세포에 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA를 처리 한 플레이트에 상기 기질활성용액을 처리하여 1시간동안 배양하였다. 처리 7일 후 및 처리 14일 후의 세포들은 405 nm의 파장에서, ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) 를 이용하여 광학밀도를 측정하였다.
도 2e는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포 및 대조군들의 ALP활성을 나타낸다. PZF5 처리 7일 후의 조골세포의 ALP 활성이 다른 5개 군의 처리 조골세포보다 높은 것을 확인하였다. 특히, PZF5 처리 14일 후의 조골세포의 ALP 활성은 PZF10보다 높았으며, MTA 처리 14일 후의 조골세포에 비하여 2 배이상 높은 것을 확인하였다.
PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포의 골형성 연관 유전자 발현의 측정
골형성 연관 유전자의 발현은 RT-PCR을 이용하여 측정되었다. 구체적으로, 골형성 연관 유전자로는 오스테오칼신 (OCN: osteocalcin) 상아질 시알로포스포프로틴 (DSPP: dentin sialophosphoprotein) 및 오스테릭스 (osterix) 를 이용하였다.
먼저, 전술된 방법으로 준비된 조골세포에 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA를 처리 한 후 24시간동안 세포부착을 유도하고 7일간 배양하였다.
그 다음, 상기 골형성 연관 유전자들의 상대적 발현 수준을 RT-PCR을 이용해 측정하였다. 이때 GAPDH를 하우스키핑 유전자로 이용하였다. 전술된 [표 1] 에서는 골형성 연관 유전자들의 상대적 발현 수준측정에 이용한, 자세한 프라이머의 시퀀스, RT-PCR 조건 및 주기, 생성물 크기가 기재되어있다.
도 2f는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 조골세포 및 대조군들의 골형성 연관 유전자의 발현정도를 나타낸다. 특히, PZF5를 처리한 조골세포에서 세가지 골형성 연관 유전자의 발현이 모두 상향조절된 것을 확인하였다.
PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 HUVECs의 세포이동의 정도 측정
먼저, 2.5 × 104 (cells/well) 농도의 인간 HUVECs를 웰 플레이트 (well plate)에 3번 계대배양하였다. 배앙 24시간 후, 상기 플레이트는 플레이트의 면적의 90 % 가 세포로 채워졌다. 멸균된 바이펫 팁 (pipette tip) 을 이용하여 플레이트의 가운데 부분을 표시하였다.
그 다음 상기 세포를 포스페이트 버퍼 (phosphate-buffer) 로 세척하였다. 세척이 끝난 세포에 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA를 처리하였다.
상기 처리 12시간 후, 세포 이동이 유도된 세포는 현미경을 이용하여 관찰되었다.
도 2g는 PZ, PZF5, PZF10 및 MTA 처리된 HUVECs 및 대조군의 세포이동의 정도를 비교하여 나타낸다. PZF5 및 MTA 처리된 HUVECs의 세포 이동 정도가 다른 군들에 비해 높은 것을 확인하였다.
전술된 실시예 2에서 세포 생존도의 측정, 세포부착 측정, 광화능 측정, ALP 활성의 측정 및 세포이동의 정도 측정의 결과로, 후코이단을 함유한 조성물의 PZF5 및 PZF10을 처리한 조골세포는, MTA를 처리한 조골세포에 비하여 다양한 생물학적 활성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 이에 의해 후코이단을 함유하는 조성물은 치아 경조직의 손상, 특히 치아 경조직 중 상아질의 손상에 의한 치수질환을 조기 예방하고, 치아 경조직의 활성능을 증가시킬 수 있어, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물로 제공될 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 MTA를 치수질환의 예방 및 치료에 이용하는 것 보다 효과적일 수 있다. 또한, 후코이단을 함유한 조성물 중 PZF5가 PZF10 보다 생물학적 활성이 높았던 결과로, 본 발명의 일실시예에 따른 조성물 총 중량에 비하여 10 wt% 이하의 후코이단을 함유하는 조성물을 치수질환의 예방 및 치료용 조성물과 상아질모세포 분화 촉진 방법으로 이용하는 것이 치수질환의 예방 또는 치료의 효과에 있어 더 바람직할 수 있다.
실시예 3: PZ, PZF5 및 PZF10의 화학적 특성
PZ, PZF5 및 PZF10의 표면상태를 주사전자현미경 (FE-SEM: field emission-scanning electron microscope) 을 이용하여 촬영하였다. PZ, PZF5 및 PZF10의 원소 조성을 측정하기 위해, 에너지분산형 X-ray (EDX: energy dispersive X-ray) 분석을 수행하였다. FE-SEM을 이용한 분석은 10 kV의 전압에서 수행되었다.
또한, PZ, PZF5 및 PZF10의 작용기 분석을 위해 전술된 FT-IR을 이용하여 파장 범위 4000 (cm-1) 내지 400 (cm-1) 에서 상기 분석을 수행하였다.
도 3a는 PZ의 표면상태를 FE-SEM 및 EDX로 분석한 결과를 나타낸다. 도 3b는 PZF5의 표면상태를 FE-SEM 및 EDX로 분석한 결과를 나타낸다. 도 3c는 PZF10의 표면상태를 FE-SEM 및 EDX로 분석한 결과를 나타낸다. 구체적으로, PZ의 표면은 PZF5 및 PZF10보다 거친 상태의 표면을 가지고 있는 것을 확인하였다. 또한, 표면 분석에서 PZF5는 원소 조성의 총중량에 비하여 3.34 wt% 의 황을, PZF10는 원소 조성의 총중량에 비하여 4.46 wt% 의 황을 포함하는 것을 알 수 있다.
도 4은 PZ, PZF5 및 PZF10의 작용기를 FT-IR로 분석한 결과를 나타낸다. PZ와 비교하여, 후코이단이 함유된 PZF5 및 PZF10에서는 특이적인 피크를 확인하였다.
구체적으로, 약 1420 (cm-1) 의 파장에서, PZF5는 약 0.03 % 의 투과율을 나타내고, PZF10는 약 0.075 % 의 투과율을 나타낸다. 약 1420 (cm-1) 의 파장에서 피크를 나타내는 것은 "COO-" 의 작용기를 가지고 있는 것을 의미할 수 있다.
또한, 약 874 (cm-1) 의 파장에서 PZF5는 약 0.03 % 의 투과율을 나타내고, PZF10는 약 0.06 %의 투과율을 나타낸다. 약 874 (cm-1) 의 파장에서 피크를 나타내는 것은 "C-O-S" 의 작용기를 가지고 있는 것을 의미하며, PZF5 및 PZF10의 후코이단의 포함 의미하는 결과일 수도 있다.
더 나아가, 약 1252 (cm-1) 의 파장에서 PZF5는 약 0.015 % 의 투과율을 나타내고, 약 1236 (cm-1) 의 파장에서 PZF10는 약 0.02 %의 투과율을 나타낸다. 약 1252 (cm-1) 및 1236 (cm-1) 의 파장 에서 피크를 나타내는 것은 "S=O 신축진동 (S=O stretching vibration)" 의 작용기를 가지고 있는 것을 의미할 수 있다.
이상의 실시예 2의 결과로, 본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 후코이단의 포함 유무에 따라, 화학적 특성의 차이가 나타나는 것으로 확인되었다. 더 나아가, 실시예 3의 방법으로 상기 조성물에 후코이단 포함 유무에 대한 정보를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 후코이단 및 수경성 결합재를 포함하고,
    상기 수경성 결합재는 천연 포틀랜드 시멘트, 포틀랜드계 시멘트, 혼합시멘트, 특수시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후코이단은 상기 조성물의 총중량에 대해 5 wt% 내지 10 wt% 인, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 치수질환은 치수충혈, 치수염, 치수변성, 치수의 괴사, 치근단 병변 및 치아우식증 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 방사선 조영제를 더 포함하는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조영제는 비스무스 옥사이드 (bismuth oxide), 비스무스 카보네이트 (bismuth carbonate), 스트론튬 카보네이트 (strontium carbonate), 스트론튬 포스페이트 (strontium phosphate), 바륨 설페이트 (barium sulfate), 탄탈륨 옥사이드 (tantalum oxide), 세륨 옥사이드 (cerium oxide), 틴 옥사이드 (tin oxide), 지르코늄 옥사이드 (zirconium oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 조영제는 상기 조성물의 총중량에 대해 20 wt% 내지 40 wt% 인, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 경화 개시시간이 100분 이하인, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 경화 종결시간이 250분 이하인, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 1350 (cm-1) 내지 1450 (cm-1) 의 파장에서 0.03 % 이상의 투과율을 가지는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 조성물의 광화능은 MTA (mineral trioxide aggregate) 에 비하여 적어도 1.8 배인, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조성물이 처리된 후 7일이 지난 세포는 MTA가 처리된 후 7일이 지난 세포에 비하여 적어도 2 배의 ALP (alkaline phosphatase) 활성을 갖는, 치수질환의 예방 및 치료용 조성물.
  13. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 조성물을, 인간을 제외한 포유류의 치수에 위치시키는 단계를 포함하는, 상아질모세포 분화 촉진 방법.
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