KR102238881B1

KR102238881B1 - 골 이식재 조성물 및 그에 의한 제조방법

Info

Publication number: KR102238881B1
Application number: KR1020200039213A
Authority: KR
Inventors: 박정복
Original assignee: (주)메드파크
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-04-14
Also published as: CN112773935A; KR102238881B9; EP3888713A1; US20210299329A1

Abstract

본 발명은 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 및 그의 제조방법이다. 보다 상세하게는 최적의 투과성 및 형상유지성을 갖기 위한 비율의 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

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

본 발명은 골 이식재 조성물 및 그에 의한 제조방법에 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 하이드로프로필메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로 타 용액과의 사이에서 최적의 삼투압을 형성하는 골 이식재 조성물 및 골 이식재 용해물의 구성을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 예는 식염수의 삼투압을 100%로 표준화하고, 상기 식염수가 골 이식재 용해물에 투입된 후 12시간 내지 48시간 내에 104 내지 112%의 삼투압을 형성하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 이식재 용해물은 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 1 중량부와 용매 0.5 내지 2중량부를 혼합한 것이고, 상기 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재는 골 이식재 1 중량부 대비 Hydroxypropyl methylcellulose 0.3 내지 3 중량부를 혼합하여 형성되는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 이식재는 천연 유래 골 이식재인, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 용매는 물인 것을 특징으로 하는, 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 교반하여 겔을 형성시켜 삼투압성을 부여하는 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 : 0.6 인, 골 이식재 조성물의 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 발명의 일 예는 상기 골 이식재 조성물의 제조 방법에 의해 제조된 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 골 이식재 조성물은 타 용액과의 사이에서 최적의 삼투압을 형성하고, 그에 따라 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성 효과가 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물의 제조 방법 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 대한 결과 데이터로, 용매의 중량부를 달리하여 형성된 골 이식재 용해물과 식염수를 혼합한 후, 순수 식염수 대비 혼합 식염수의 시간별 삼투압 변화를 삼투비로 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시형태의 실시예들은, 다공성 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 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. 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.

또한, 골 이식재 조성물은 hydroxypropyl methylcellulose를 포함함으로써 타 용액과의 삼투압 형성에 영향을 미칠 수 있다. hydroxypropyl methylcellulose의 용매에 대한 용해의 정도에 따라 타 용액과 사이에 발생하는 삼투압이 다르게 형성된다. 최적의 삼투압을 형성하는 조건 하에서는 골 이식재 조성물을 골결손부에 시술하는 경우 외부의 조건에 영향을 최소화하여 시술을 보다 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물에 있어서, 시술시 골 이식재의 최적화를 위한 조성물의 구성비는 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.15 내지 6 중량부, 더 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부를 형성할 수 있다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 미만일 경우 골 결손부에 대한 부착성이 미흡하여 사용 시 골 결손부로부터 떨어질 가능성이 높고, 그 함량이 미미하여 골 이식재 조성물의 삼투압성에 미치는 영향이 거의 없다. 골 이식재 1중량부 대비 3중량부 초과일 경우에는 이종골의 흡습성, 젖음성 등을 방해하여 골 형성을 방해할 수 있고, hydroxypropyl methylcellulose의 경화가 발생하여 용해가 잘 이루어지지 않고 외부로 유출되면서 삼투압에 미치는 영향이 커서 골 이식재로서의 기능에 적절하지 않을 수 있다.

상기 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물은 용매에 용해하여 용해물의 형태로 사용된다. 용매로 사용되는 것은 당업계 내에서 사용할 수 있는 용매를 적절히 선택하여 사용할 수 있고, 일 예로 물을 사용한다. 용매의 조건에 따라 골 이식재 조성물의 용해율, 농도, 삼투압성, 형상유지성 등의 물성이 달라지므로 적정한 용매 조건을 설정하여 실시하는 것이 중요하다.

본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 용해물은, 시술시 골 이식재의 최적화, 구체적으로 타 용액과의 최적의 삼투압을 형성하기 위하여 상기 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 상기 용매(물) 0.5 내지 2 중량부를 혼합하여 제조할 수 있다. 후술할 실험예로부터 알 수 있듯이, 상기 용매의 함량이 일정 범위 내를 만족하여야 골 이식재로서 타 용액과 적절한 삼투현상을 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 적절한 삼투현상을 형성시키기 위해서는, hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 용매(물) 0.5 내지 2 중량부가 혼합되어야 함을 확인할 수 있다.

상기 용매(물)의 함량이 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 0.5 중량부 미만일 경우 용매(물)의 양이 너무 적어 용해가 잘 이루어지지 않게 되고, 그에 따라 hydroxypropyl methylcellulose가 골 이식재와의 결합이 잘 이루어지지 않아 hydroxypropyl methylcellulose 기능을 잘 발휘하지 못하게 된다. 전체적으로 조성물이 뻑뻑하여 골 형성에 적합하지 않고, 타용액과의 삼투압이 강하게 형성되어 형상 유지도 어렵게 되어 골 이식재로서의 기능에 장애가 발생할 수 있다.

hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 2 중량부 초과일 경우 용매(물)의 양이 너무 많아 용해물이 적정의 점성을 갖지 못한채 흐르는 성질을 가져 형상유지성을 갖기가 어렵게 된다. 또한, 용매(물)의 함량이 많아 hydroxypropyl methylcellulose의 용해가 빠르게 진행되어 hydroxypropyl methylcellulose가 외부로 녹아 나와 그 기능을 발휘하지 못하게 될 수 있다. 또한, 마찬가지로 타용액과의 삼투 현상이 강하게 형성되어 형상 유지도 어렵게 되어 골 이식재로서의 기능에 장애가 발생할 수 있다.

따라서, hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물이 hydroxypropyl methylcellulose의 그 기능을 잘 발휘하고, 골 이식재로서의 형상유지성을 갖도록 하기 위한 용매의 조건은, hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 상기 용매(물) 0.5 내지 2 중량부를 혼합하여 골 이식재 용해물을 제조하는 것이 바람직하다.

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 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 실험예에 대한 결과 데이터로, 용매의 중량부를 달리하여 형성된 골 이식재 용해물과 식염수를 혼합한 후, 순수 식염수 대비 혼합 식염수의 시간별 삼투압 변화를 삼투비로 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 있음. 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 : 0.6 일 수 있다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비가 0.2 미만일 경우 겔 형성이 어렵고, 0.6 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 : 0.25 내지 1: 0.35일 수 있다.

다음으로, 혼합 및 교반된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더 혼합물을 진공동결건조하여 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수 있다. 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 수 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 수화의 성질이 담보되어야 한다. 환언하면, 임계적인 삼투압성을 가져야 한다. 타용액(일예로 식염수)과의 혼합 시 일정 삼투비가 형성이 되도록 함은 일정한 농도 유지성, 그에 따른 일정한 형상유지성, 골 이식재의 기능 유지성에 중요한 요소이다. 이러한 물성은 골 이식재에 포함되는 HPMC 등의 함유량 및 용해물을 형성하기 위한 용매의 조건에 따라 결정될 수 있다.

치아에 골 이식재를 적용하는 경우를 예를 들면, 시술자가 치아 결손부에 골 이식재를 적용할 때, 파우더 등의 형태로 제공되는 골 이식재를 수화하여 골 결손부에 적용하게 된다. 이러한 수화 과정에서, 골 이식재에 포함되어 있는 HPMC가 많이 유출(수화물의 삼투압 상승)되게 되면, HPMC가 골 이식재에 포함되지 못하여, 골 이식재의 형상도 유지되지 못할 뿐만 아니라, 골 이식재가 뭉쳐지지 못해 시술도 불가능해 진다. 따라서, 골 이식재 조성물은 기 결정된 정도 내의 삼투압성을 가져야 외부의 조건에 영향을 받지 않는 상태로 형상을 유지하도록 할 수 있다. 나아가, 골 이식재를 치아 결손부에 적용하였을 때 물, 침 등의 외부적 환경이 조성되는 경우, 골 이식재 조성물이 주위로 흘러버리거나 이탈되는 현상이 발생할 수도 있고, 이에 따라, 외부물질이 결손부로 유입될 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 골 이식재는 기 결정된 정도 내의 삼투압성을 가져야 하며, 나아가 내부적 물성 뿐만 아니라 외부적 조건에 대응하는 물성도 가져야 한다.

실제, 식염수의 삼투압을 100%로 표준화 하였을 때, 식염수가 골 이식재 용해물에 투입된 후 12시간 내지 48시간 내에 104 내지 112%의 삼투압을 형성하여야 한다. 삼투압이 112%를 초과하게 되면, 수화 과정에서 HPMC의 유출이 이루어져, 골 이식재의 형상 유지 및 골 결손부와의 접착성이 현저히 떨어져 골 이식재의 적용이 불가능해진다. 나아가, 삼투압이 104% 미만이 되면, 수화가 잘 되지 않아 골 결손부로의 대응 소성변형이 어렵게 되어, 골의 재생에 악영향을 미치게 된다.

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. 식염수의 삼투압 측정

삼투압은 삼투 현상이 일어날 때에 반투성의 막이 받는 압력을 의미하고, 용액의 농도 차이에 비례하여 형성된다. Control 실험으로 식염수의 삼투압을 측정하였고, 하기 표 1에 나타난 바와 같이 시간의 경과에 따라 삼투압의 변화 여부도 측정하였다. 삼투압은 용액을 유입하고, 유출구와 연결되는 압력 센서를 통해 그 수치를 측정할 수 있다. 본 실험에 의하여 측정된 식염수의 삼투압 수치는 286이고, 이를 100%로 표준화하였다.

2. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 수화물의 제조

골 이식재(0.5g) 1중량부, HPMC 0.6중량부에 물을 투입하여 HPMC를 포함하는 골 이식재 수화물을 제조한다. 상기 투입되는 물의 양은, 골 이식재 및 HPMC 혼합물 1중량부에 대하여 0.4 내지 6 중량부의 물을 투입한다.

3. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 수화물에 투입된 식염수의 삼투압 측정

상기 2에 의해 제조된 골 이식재 수화물을 15ml 커니칼 튜브에 넣고, 5ml의 식염수를 투입하였다. 하기 표 1의 시간 경과마다 식염수 0.5ml를 채취하여 삼투압을 측정하였다. 위 1의 control 실험값과의 상대적인 수치로 “%”로 나타내었다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이 control실험은 표준 값인 100%로 설정된다. 이는 순수 식염수의 시간별 삼투압을 측정하고 이를 표준화한 값이다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이 동일 중량부에서 시간이 흐를수록 삼투압이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 시간이 흐를수록 식염수와 HPMC를 용해한 골 이식재 수화물과의 접촉시간, 접촉되는 양이 증가하여 삼투압이 증가하는 것이다.

상기 표 1에서 보는 바와 같이 동일 시간에서 물의 중량부가 클수록 삼투압이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 물의 양이 많을수록 HPMC를 용해한 골 이식재 수화물의 HPMC가 더 빠르게 녹아 삼투압이 증가하는 것이다.

도 2에 나타난 바와 같이 상기 물의 중량부가 0.4 이하인 경우 단 시간내에 삼투압이 크게 증가하여 삼투비가 크게 변화하는 것을 확인할 수 있고, 상기 물의 중량부가 3 이상인 경우도 단 시간 내에 삼투압이 크게 증가하여 삼투비가 크게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 삼투압이 단 시간에 크게 증가함은 HPMC가 골 이식재와 융합이 되지 않고, 외부로 나와 농도가 높아짐에 따라 삼투압이 높아진 경우로 그만큼 형상유지성이 떨어진다는 것을 의미한다. 따라서, 최적의 형상유지성을 위하여 물의 중량부는 HPMC를 포함하는 골 이식재 조성물의 중량부 대비 0.5 내지 2 중량부로 설정함이 적절하다.

상기 물의 중량부를 골 이식재 조성물의 중량부 대비 0.5 내지 2 중량부를 실시하면, 12시간 내지 48시간 이내에 식염수의 삼투압이 104 내지 112% 이하의 삼투압을 형성할 수 있다. 12시간 이내에 형성되는 삼투압 수치는 골 이식재의 기능적 유지도에 관한 성능을 파악하기에는 부족하고, 이를 그대로 적용시키기에는 골 이식재로서의 기능성, 안정성에 대한 입증이 다소 떨어진다. 따라서 12시간 내지 48시간 이내에 형성되는 삼투압을 확인하여 골 이식재로서의 기능성, 삼투압성, 형상유지성 등을 판단할 수 있다. 48시간 이내에 삼투압이 식염수 삼투압 대비 115%를 초과하게 되면, 이는 HPMC를 포함하는 골 이식재 조성물의 수화가 잘 일어나지 않은 것으로, 첨가제로서의 기능을 다하지 못하여 골 이식재 조성물로의 활용이 어렵게 되고, 100%에 가까우면 이는 식염수와 다를 바가 없어 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재가 그 물성, 기능을 갖는다고 보기 어렵다. 따라서, 투입 후 12시간 내지 48시간 이내에 식염수의 삼투압이 control 대비 104 내지 112% 이하의 삼투압을 형성하는 골 이식재 조성물을 형성함이 바람직하다.

Claims

식염수의 삼투압을 100%로 표준화하고,
골 결손부 내에서 형상을 유지하며 골 형성에 적합하도록, 골 이식재와 결합되는 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재이고,
상기 골 이식재 조성물의 용해물이 상기 식염수에 투입된 후 12시간 내지 48시간 내에 104 내지 112%의 삼투압을 형성하고,
상기 골 이식재 용해물은 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 1 중량부와 용매 0.5 내지 2중량부를 혼합한 것이고, 상기 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재는 골 이식재 1중량부 대비 Hydroxypropyl methylcellulose 0.3 내지 3 중량부를 혼합하여 형성되는, 골 이식재 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 골 이식재는 천연 유래 골 이식재인, 골 이식재 조성물.
제1항에 있어서,
상기 용매는 물인 것을 특징으로 하는, 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 골 결손부 내에서 형상을 유지하며 골 형성에 적합하도록, 골 이식재와 결합되는 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 겔을 형성시키고, 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더가 상기 이식재 파우더 1 중량부 대비 0.3 내지 3 중량부를 갖도록 하며, 식염수의 삼투압을 100%로 표준화하였을때 112%의 삼투압성을 부여하는 단계; 및
(4) 상기 겔을 진공 상태에서 동결 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 형성시키는 단계를 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제5항에 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.
제5항에 있어서,
상기 골 형성 단백질 용액의 상기 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15mg/ml인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 골 형성 단백질 용액의 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절되어 pH 4.6 내지 5인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 단계 (3)의 상기 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제5항에 있어서,
Ethylene Oxide Gas 또는 감마선 조사를 통해 상기 골 이식재 조성물을 멸균 처리하는 단계를 더 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l, 또는 상기 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy인, 골 이식재 조성물의 제조 방법.