KR102196254B1

KR102196254B1 - 골 이식재 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102196254B1
Application number: KR1020200039211A
Authority: KR
Inventors: 박정복
Original assignee: (주)메드파크
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2020-12-30
Also published as: EP3888711A1; TWI745093B; TW202138014A; CN112604026A; KR102196254B9; US20210299325A1

Abstract

본 발명은 골 이식재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 상기 골 이식재 조성물은 hydroxypropyl methylcellulose의 용해율이 우수한 최적의 조성비를 갖는 골 이식재 조성물에 관한 것이다.

Description

골 이식재 조성물 및 이의 제조방법{BONE GRAFT COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 Hydroxypropyl methylcellulose 용해율이 우수한 골 이식재 조성물, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

결손된 골의 재건을 위해서는 다양한 재료와 다양한 방식이 사용될 수 있고, 예를 들어, 골분말, 골칩, 골블록 등과 같은 골 이식재를 사용하거나, 결손된 골의 재건을 위해서 자가 이식, 동종 이식, 타종 이식 등과 같은 방법이 사용될 수 있다.

결손된 골의 재건을 위해 사용되는 골 이식재는 정형외과, 신경외과 및 치과 등에서 사용될 수 있으며, 예를 들어, 디스크 수술 시 골 결손부에 사용되어 골 재생을 유도할 수 있고, 임플란트 시술 및 구강 악 골 결손 수복 등에도 사용될 수 있다.

한편, 한국등록특허 제10-0401941호는 골 이식재 및 그 제조방법에 관한 기술을 개시하고 있는데, 이와 같이 생체 세라믹 분말로 구성되고 3차원적으로 연통된 연통기공구조를 갖는 망상골을 사용하는 경우 생체 적합성, 기계적 물성, 독성 등의 측면에서 골 이식 효과에 한계가 있을 수 있다.

본 발명은 골 형성에 적합한 용해율을 갖는 하이드로프록실메틸셀룰로오스 (Hydroxypropyl Methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 조성물, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는, 골 이식재와 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl Methylcellulose)를 포함하고, 상기 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)는 48시간 이내에 용해율 50% 이상을 형성하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 이식재 조성물은 골 이식재 1중량부 대비 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose) 0.3 내지 3 중량부를 포함하고, 상기 용해율은 골 이식재 조성물 대비 1 내지 1.5 중량부의 용매에서 용해하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 이식재는 천연 유래 골 이식재로 다공성 구조를 포함하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는, (1) 용매와 골 형성 단백질을 혼합하여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 골 형성 단백질과 이식재 파우더를 혼합하여, 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계; (3) 상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하고, 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 용해율이 50% 이상이 되도록 겔을 형성시키는 단계; 및 (4) 상기 겔을 진공 상태에서 동결 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 형성시키는 단계를 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 형성 단백질 용액의 상기 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15mg/ml인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절되어 pH 4.6 내지 5인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 단계 (3)의 상기 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.8 인, 골 이식재 조성물 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, Ethylene Oxide Gas 또는 감마선 조사를 통해 상기 골 이식재 조성물을 멸균 처리하는 단계를 더 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l, 또는 상기 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물은, 일정 시간 내 Hydroxypropyl methylcellulose의 용해율이 우수하고, 그에 따라 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물의 제조 방법 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 대한 결과데이터(표 1)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별 시간 별 잔류율을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시형태의 실시예들은, 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함함으로써, 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성 효과가 우수할 수 있는 골 이식재 조성물에 관한 것이다.

다만, 본 실시형태에 대한 설명은 보다 명확하고 간결한 설명을 위해 다른 실시형태와 중복되는 부분은 생략하도록 하며, 그 설명이 생략되었다고 해서 그 부분이 본 발명에서 제외되는 것은 아니며 그 권리 범위는 다른 실시형태와 동일하게 인정되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

본 발명에 있어서, 화학식으로 표시되는 반복 단위, 화합물 또는 수지가 그의 이성질체가 있는 경우에는, 반복 단위, 화합물 또는 수지를 표시하는 해당 화학식은, 그 이성질체까지 포함하는 대표 화학식을 의미한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 골 이식재 조성물은 다공성 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함한다. 골 이식재 조성물은 골 결손부에 이식되어 이를 충진하여 골 결손부의 수복에 사용될 수 있다.

골 이식재는 천연 유래 골일 수 있고, 예를 들어, 자가골, 동종골, 이종골일 수 있다. 천연 유래 골을 사용함으로써, 생체적합성이 우수하고, 아울러, 다수의 기공을 포함함으로써 젖음성, 흡습성이 좋아 골 형성 효과가 우수할 수 있다. 또한, 결손된 골의 재건을 위해서 사용될 수 있는데 정형외과, 신경외과 및 치과 등에서 사용될 수도 있다.

골 이식재 조성물은 hydroxypropyl methylcellulose를 포함함으로써 골 이식재 조성물의 골 결손부에 대한 부착성을 가질 수 있다. 또한, 특정 시간 내에 일정한 hydroxypropyl methylcellulose의 용해율을 충족하면 그 기능이 더 우수해진다. 부착성이 우수할 경우 상악에 골 이식재 조성물을 적용하더라도 흘러내리지 않을 수 있고, 저작 운동 등으로 인한 충격이 있더라도 골 이식재 조성물이 골 결손부로부터 이탈되지 않도록 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물에 있어서, hydroxypropyl methylcellulose의 용해성의 최적화를 위한 조성물의 구성비는 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 6 중량부이고, 더 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부를 형성할 수 있으며, 이 경우 형상유지성은 더욱 강화된다.

상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 미만일 경우 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 작아 단시간에 빠르게 용해되지만, 골 이식재와 결합되는 양이 너무 적어 쉽게 녹아 나올 수 있어 골 이식재로서의 기능을 하기 어려운 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 다공성 골 이식재 1중량부 대비 3중량부를 초과하는 경우 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 커서 골 이식재 hydroxypropyl methylcellulose의 경화가 일어나 용해가 매우 느리고, 이는 골 생성 속도에 적합하지 않을 수 있다. 이에 hydroxypropyl methylcellulose의 용해성의 최적화를 위하여는 hydroxypropyl methylcellulose의 함량을 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.1 내지 6 중량부로 할 것이고, 더 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부로 실시할 것이다.

상기 용해에서 용매는 일 예로 물을 이용할 수 있고, 골 이식재 조성물을 수화하여 용해 시간에 따라 형성되는 용해율은 %로 나타낸다. 상기 물은 수화하는 골 이식재 조성물 대비 1 내지 1.5 중량부를 사용하고, 더 바람직하게는 1.2중량부로 실시하여 수화를 진행한다. 이는 골 이식재 조성물의 수화를 위한 최적의 수화량의 일 예이다.

발명의 다른 실시형태의 골 이식재 조성물 키트는 전술한 골 이식재 조성물 및 이를 실장하는 실린지를 포함한다. 골 이식재 조성물을 바로 포함하는 실린지를 제공함으로써, 사용편의성을 확보할 수 있고, 아울러, 사용 도중 발생할 수 있는 오염의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 용매에 골 형성 단백질을 투입 또는 골 형성 단백질을 용매에 투입하여 용매에 골 형성 단백질을 녹여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계;

상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 용해율이 50% 이상이 되도록 점성을 가지는 겔을 형성시키는 단계; 및

혼합 및 교반된 상기 이식재 파우더 및 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 혼합물을 진공 상태에서 낮은 온도로 동결시키면서 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시키는 단계를 포함함으로써, 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성 효과가 우수할 수 있다.

다만, 본 실시형태에 대한 설명은 보다 명확하고 간결한 설명을 위해 전술한 실시형태와 중복되는 부분은 생략하도록 하며, 그 설명이 생략되었다고 해서 그 부분이 본 발명에서 제외되는 것은 아니며 그 권리 범위는 전술한 실시형태와 동일하게 인정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물의 제조 방법 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실험예 1에 대한 결과데이터(표 1)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별 시간 별 잔류율을 나타낸 도면이다.

먼저, 용매에 골 형성 단백질을 녹여 골 형성 단백질 용액을 제조한다. 용매에 골 형성 단백질을 투입 또는 골 형성 단백질을 용매에 투입하여 용매에 골 형성 단백질을 녹여 골 형성 단백질 용액을 제조할 수 있다.

골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 본 발명의 골 형성 효과 측면에서 바람직하게 rhBMP-2일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질 용액의 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15 mg/ml일 수 있고, 바람직하게 0.08 내지 0.12 mg/ml일 수 있다. 상기 농도 범위를 만족함으로써 골 형성 단백질의 골 형성이 활성화될 수 있고, 골 형성 단백질 농도가 0.05 미만일 경우 신생골 형성능이 저하될 수 있고, 0.15 초과일 경우 부작용이 초래될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질 용액의 산도는 예를 들어, pH 4.6 내지 5일 수 있다. 상기 산도 범위를 만족함으로써 골 형성 단백질의 골 형성이 활성화될 수 있고, 골 형성 단백질 용액의 산도가 pH 4.6 미만일 경우 신생골 형성능이 저하될 수 있고, 5 초과일 경우 신생골 형성능 발현이 저하될 수 있다. 예를 들어, 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절될 수 있는데, 산도를 phosphate buffer saline 조절할 경우 신생골 형성능 효과가 있을 수 있다.

다음으로, 이식재 파우더를 상기 골 형성 단백질 용액으로 침지하여 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시킨다. 미리 마련된 이식재 파우더에 상기 골 형성 단백질 용액을 흘려주거나 상기 골 형성 단백질 용액에 상기 이식재 파우더를 낙하시킴으로써 이식재 파우더를 상기 골 형성 단백질 용액으로 침지하여 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시킬 수 있다.

이식재 파우더는 자가골, 동종골, 이종골일 수 있다. 예를 들어, 이식재 파우더는 스냅 튜브에 주입하는 방법으로 마련할 수 있다.

이식재 파우더의 평균입경(D50)은 200 내지 5,000㎛일 수 있고, 바람직하게는 250 내지 1,000㎛일 수 있다. 파우더의 평균입경이 200㎛미만일 경우 이식재가 빨리 흡수되어 골형성에 필요한 골전도가 부족할 수 있고, 5,000㎛초과일 경우 환자에게 적용 시 정밀한 가공이 어려울 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이식재 파우더에 상기 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계는 냉장원심분리기를 사용하여 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다.

경우에 따라, 골 형성 단백질은 용액 내에서 부유될 수 있는데, 원심분리기를 사용하여 빠르게 회전시킬 경우 흡착시킬 경우, 골 형성 단백질이 용액 내에서 부유되는 것을 방지할 수 있어 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내에 골 형성 단백질이 잘 흡착될 수 있다. 빠르게 회전시키면서 흡착시켜야 골 형성 단백질이 이식재 파우더로부터 떨어져 나와 다시 부유되지 않을 수 있다. 느리면 골 형성 단백질이 부유될 수 있어 흡착이 잘 안 될 수 있다. 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내에 골 형성 단백질이 빠르게 흡착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉장원심분리기의 회전속도는 4000rpm 이상일 수 있다. 원심분리기를 사용하여 흡착시킬 경우, 회전속도가 높을수록 흡착이 잘 될 수 있는데, 예를 들어, 원심분리기의 회전속도는 4000rpm 이상일 수 있고, 전술한 범위를 만족할 경우 골 형성 단백질이 용액 내에서 부유되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉장원심분리기를 사용하여 흡착시키는 단계는 5℃ 이하의 냉장온도로 수행될 수 있다. 냉장원심분리기를 사용하여 흡착시키는 단계를 5℃ 이하의 냉장온도로 수행함으로써, 회전에 따른 용액의 온도 상승을 방지하여 열에 약한 골 형성 단백질 변형을 방지하면서 회전을 통한 골 형성 단백질의 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내 흡착 효과를 극대화할 수 있다. 상기 냉장은 용액이 얼지 않는 온도일 수 있고, 예를 들어, 5℃ 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 ℃일 수 있다.

다음으로, 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 겔을 형성시킨다. 이로써 점성을 가지는 겔을 형성시킬 수 있는데, 형성된 겔은 이식재 파우더의 부착성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 교반은 믹서로 수행될 수 있다. 이식재 파우더를 파우더 형태의 hydroxypropyl methylcellulose과 교반을 함으로써 품질이 균질한 결과물을 수득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.8 일 수 있다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비가 0.2 미만일 경우 겔 형성이 어렵고, 0.8 초과일 경우 이식재 파우더의 부피보다 겔의 부피가 커져 효과적인 골 이식재 조성물을 형성하기 어려울 수 있다. 발명의 효과 측면에서 바람직하게 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.6 내지 1: 0.7일 수 있다.

다음으로, 혼합 및 교반된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더 혼합물을 진공동결건조하여 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킨다. 혼합 및 교반된 상기 이식재 파우더 및 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 혼합물을 진공 상태에서 낮은 온도로 동결시키면서 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수도 있다.

진공동결건조 처리함으로써 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성할 수 있다. 이식재 파우더에 겔이 흡수됨으로써 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성할 수 있고, 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태의 형성은 진공 처리가 주된 기여를 하는 것으로 판단된다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 포장 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 제조된 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 실린지에 삽입될 수 있는 크기의 스냅 튜브에 실장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 실린지에 삽입될 수 있는 크기의 스냅 튜브에 실장하는 단계를 더 포함함으로써, 실린지에 삽입될 수 있는 크기를 가짐으로써 별도의 공정 없이 실린지에 바로 삽입될 수 있어 골 이식재 조성물을 제조하는 과정에서 작업 용이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 스냅 튜브에 실장된 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 실린지에 넣고 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 골 이식재 조성물을 실린지에 구비함으로써 사용편의성을 확보할 수 있고, 아울러, 사용 도중 발생할 수 있는 오염의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 멸균 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 Ethylene Oxide Gas를 통해 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 멸균 처리 할 수 있다. 예를 들어, Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l일 수 있다.

Ethylene Oxide Gas 농도는 450mg/l 미만일 때는 살균이 부족할 수 있고, 1200mg/l 초과일 때는 골 형성 단백질의 변형이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 감마선 조사를 통해 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 멸균 처리할 수 있다. 예를 들어, 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy일 수 있다. 상기 감마선 조사량 10kGy 미만일 때는 살균이 부족할 수 있고, 25 kGy 초과일 때는 골 형성 단백질의 변형이 발생할 수 있다.

이와 같은 골 이식재의 제조방법에 따라 제조된 골 이식재는, 골 이식재의 인체로의 적용, 예를 들어, 치아로의 적용을 위하여 일정 조건의 일정 용해율을 갖는다. 이러한 용해율은 골 이식재에 포함되는 HPMC 등의 함유량으로 결정될 수 있다.

치아에 골 이식재를 적용하는 경우를 예를 들면, 시술자가 치아 결손부에 골 이식재를 적용할 때, 골 이식재에 포함된 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)가 일정 시간 내 일정 용해율 이상을 가져야 부착성이 적절하도록 적용시킬 수 있고 치아의 결손형상에 맞도록 시술할 수 있다. 시술시 골 이식재를 치아 결손부에 적용하였을 때 주위로 흘러버리거나 이탈되는 현상이 발생하면 안되고, 골 이식재 내에서 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)가 용해되지 않아 골 이식재가 골 결손부에 접착되지 못하여 시술이 불가능한 현상도 발생하여서는 안된다. 따라서, 골 이식재는 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 임계적인 용해조건이 필요하고, HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 용해 조건에 따라 그 기능의 차이가 발생할 수 있다.

골 이식재를 시술함에 있어서 첨가제인 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)는 48시간 이내에 용해율 50% 이상이 진행되어야 골 이식재로서 유효한 기능을 할 수가 있다. 48시간 이내에 용해율이 50% 이상 용해되지 못하는 경우, 용해되지 않은 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)가 서로 경화되는 현상이 발생하고, 그 경화율이 높아질수록 골 이식재 내로 혈액이 유입될 수 있는 공간이 감소하여 골 이식재로서의 기능을 발휘하기가 어렵다.

한편, 48시간 이내에 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 용해율 89% 이상(잔류량 11% 미만)이 진행되면, 골 이식재 내에 HPMC의 함량이 적어 골 이식재가 형상을 유지하지 못할 뿐만 아니라 뭉쳐지지 못하여 사실상 시술이 불가능해진다. 나아가, 시술했다고 하더라도 시술자의 침샘활동, 취식에 의한 저작운동, 호흡, 대화 등의 신체활동에 의하여 골 이식재의 부착성이 감소되고, 결손형상에 맞도록 시술된 형상물이 이탈되는 등의 부작용이 발생할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실험예

1. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 비율에 따른 잔류량 및 용해성 확인 실험

골 이식재(0.25g)에 HPMC를 표 1에 나타난 바와 같이 중량부(0.1 ~ 6)를 달리하여 첨가한다. 골 이식재와 HMPC의 혼합물을 용매(물)에 용해하고, 시간의 흐름에 따른 HPMC의 잔류량을 확인한다. 처음에 투입한 HMPC의 양을 100%로 표준화하고, 용해 후 남은 잔류량을 표준 값(100%)과 비교하여 퍼센트(%)로 나타내었다. 잔류량의 비율이 100%에 가까울수록 용해가 거의 일어나지 않은 것이고, 0%에 가까울수록 용해가 거의 일어난 것으로 해석할 수 있다. 다른 의미로 잔류량의 비율이 100%인 것은 용해율이 0%인 것이고, 잔류량의 비율이 0%인 것은 용해율이 100%인 것으로 해석될 수 있다.

상기 용매(물)의 양은 상기 혼합물이 잘 녹을 수 있는 최적의 수화량으로, 혼합물 전체 중량의 1 내지 1.5배의 중량을 할 것이고, 일 예로 1.2로 진행하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이 용해 시간이 흐를수록 잔류량이 적어지고, 용해율이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 또한, HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 양이 증가할수록 동일 시간대 잔류량이 많아지고, 용해율이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 상기 실험예 1에 대한 결과데이터(표 1)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별, 시간 별 잔류율을 나타내었다. Y축 그래프 수치가 1에 가까울수록 잔류율 100%(용해율 0%)에 가까운 것을 의미하고, 0에 가까울수록 잔류율 0%(용해율 100%)에 가까운 것을 의미한다.

골 이식재 조성물의 hydroxypropyl methylcellulose의 용해율은 그 사용용도, 사용환경, 사용목적에 따라 다른 조건을 필요로 할 수 있다. 다공성 골 이식재와 hydroxypropyl methylcellulose의 조성비는 그 목적에 따라, 용해시간과 용해율을 고려하여 실시될 수 있다.

48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 50% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있고, 다른 일 예로 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 60% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 2 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있고, 또 다른 일 예로 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 70% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 1.2 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있고, 또 다른 일 예로 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 80% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 0.6 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다. 골 이식재의 기능적 측면을 고려하여 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.3 중량부 이상을 혼합비로 구성함이 바람직하다.

다른 일 예로 24시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 50% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 1.0 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다. 또한, 골 이식재의 기능적 측면을 고려하여 0.3 내지 1.0 중량부의 혼합비로 구성하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다.

다른 일 예로 12시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 50% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 0.6 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다. 또한, 골 이식재의 기능적 측면을 고려하여 0.3 내지 0.6 중량부의 혼합비로 구성하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다.

Claims

골 이식재와 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하고,
골 이식재 내로 혈액이 유입될 수 있는 공간이 확보되도록 , 상기 골 이식재와 결합된 상기 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)는 48시간 이내에 용매 용해율 50% 이상을 형성하며,
골 결손부 내에서 형상을 유지하며 시술시 뭉쳐질 수 있도록, 상기 골 이식재와 결합된 상기 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)는 48시간 이내에 용매 용해율 89% 미만을 형성하며,
상기 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)는 상기 골 이식재 1중량부 대비 0.3 내지 3 중량부를 갖는, 골 이식재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 용해율은 골 이식재 조성물 대비 1 내지 1.5 중량부의 용매에서 용해하는 것을 특징으로 하는, 골 이식재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 골 이식재는 천연 유래 골 이식재로 다공성 구조를 포함하는, 골 이식재 조성물.
(1) 용매와 골 형성 단백질을 혼합하여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계;
(2) 상기 골 형성 단백질과 이식재 파우더를 혼합하여, 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계;
(3) 상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하고, 48시간 이내에 상기 이식재 내로 혈액이 유입될 수 있는 공간이 확보되도록, 상기 이식재와 결합된 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 용해율이 50% 이상이 되고, 48시간 이내에 골 결손부 내에서 형상을 유지하며 시술시 뭉쳐질 수 있도록, 상기 이식재와 결합된 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 용해율이 89% 미만을 형성하고, 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더가 상기 이식재 1중량부 대비 0.3 내지 3 중량부를 갖도록 겔을 형성시키는 단계; 및
(4) 상기 겔을 진공 상태에서 동결 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 형성시키는 단계를 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 골 형성 단백질 용액의 상기 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15mg/ml인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 골 형성 단백질 용액의 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절되어 pH 4.6 내지 5인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 단계 (3)의 상기 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.8 인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제4항에 있어서,
Ethylene Oxide Gas 또는 감마선 조사를 통해 상기 골 이식재 조성물을 멸균 처리하는 단계를 더 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l, 또는 상기 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.