KR102619186B1 - 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 및 그 제조방법 - Google Patents
생선뼈 유래의 합성 골 이식재 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102619186B1 KR102619186B1 KR1020210021084A KR20210021084A KR102619186B1 KR 102619186 B1 KR102619186 B1 KR 102619186B1 KR 1020210021084 A KR1020210021084 A KR 1020210021084A KR 20210021084 A KR20210021084 A KR 20210021084A KR 102619186 B1 KR102619186 B1 KR 102619186B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bone
- manufacturing
- graft material
- bone graft
- formula
- Prior art date
Links
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 117
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 title claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 13
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Substances OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- -1 phosphoric acid compound Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 29
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 6
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 5
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 5
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 claims description 5
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 5
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 claims description 5
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 5
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 5
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 31
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 26
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 17
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 16
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 14
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 11
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 9
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 7
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000011008 sodium phosphates Nutrition 0.000 description 7
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 7
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 7
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 7
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- CVPJXKJISAFJDU-UHFFFAOYSA-A nonacalcium;magnesium;hydrogen phosphate;iron(2+);hexaphosphate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Fe+2].OP([O-])([O-])=O.OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O CVPJXKJISAFJDU-UHFFFAOYSA-A 0.000 description 5
- 229910052591 whitlockite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- SECPZKHBENQXJG-FPLPWBNLSA-N palmitoleic acid Chemical compound CCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O SECPZKHBENQXJG-FPLPWBNLSA-N 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000252099 Conger myriaster Species 0.000 description 3
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 235000010384 tocopherol Nutrition 0.000 description 3
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 3
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 3
- 206010065687 Bone loss Diseases 0.000 description 2
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 2
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 description 2
- 241000243321 Cnidaria Species 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- 235000021319 Palmitoleic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- SECPZKHBENQXJG-UHFFFAOYSA-N cis-palmitoleic acid Natural products CCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O SECPZKHBENQXJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 2
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000030016 Avascular necrosis Diseases 0.000 description 1
- 208000006386 Bone Resorption Diseases 0.000 description 1
- 229910014497 Ca10(PO4)6(OH)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010053567 Coagulopathies Diseases 0.000 description 1
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N Linoleic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010031264 Osteonecrosis Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000014151 Stomatognathic disease Diseases 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000000735 allogeneic effect Effects 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 1
- 239000002639 bone cement Substances 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000024279 bone resorption Effects 0.000 description 1
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000035602 clotting Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 239000004851 dental resin Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 210000003278 egg shell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N linoleic acid Natural products CCCCC\C=C/C\C=C\CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-IXWMQOLASA-N 0.000 description 1
- 235000020778 linoleic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000278 osteoconductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004819 osteoinduction Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
- A61L27/3608—Bone, e.g. demineralised bone matrix [DBM], bone powder
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
- A61L24/0047—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L24/0052—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material with an inorganic matrix
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3641—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
- A61L27/3645—Connective tissue
- A61L27/365—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
- A61F2002/2835—Bone graft implants for filling a bony defect or an endoprosthesis cavity, e.g. by synthetic material or biological material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/12—Materials or treatment for tissue regeneration for dental implants or prostheses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Botany (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
본 발명은 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 또는 치아 이식재와 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재의 제조방법은 생선 뼈를 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 분쇄단계; 상기 분쇄물에 염화마그네슘, 유기산 및 인산 화합물을 혼합하여 수용액을 제조하는 반응단계; 상기 수용액에 90 내지 150 ℃로 열처리하는 열처리단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 수용액의 침전물을 분리 및 정제하는 분리단계; 및 성형단계를 포함하는 것이다.
Description
본 발명은 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 또는 치아 이식재와 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 생선의 부산물로서 가시 및 뼈를 사용하여 바이오세라믹스로서 결정성 및 강성 등 물성과 함께 성형성이 향상된 생선뼈 유래의 치아 또는 뼈 이식용 이식재를 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명은 상기 바이오세라믹스가 적용된 치아 또는 뼈 이식재의 제조방법을 제공한다.
뼈는 인체를 지탱하며 동작을 수행하는 기계적 기능 이외에도 체내의 칼슘 이온 농도를 조절하는데 칼슘의 저장고 역할을 하며 골수에서 인체에 필요한 적혈구 및 백혈구를 생산하는 중요한 생리적 기능도 보유하고 있다. 뼈는 노화 및 다른 생리적인 이유로 손상되거나 여러 가지 사고로 손상될 수 있다. 생리적 손상의 대표적인 예로는 골다공증(osteoporosis) 및 관절염으로 인한 손상(osteoarthritis, osteoarthrosis) 등이 있으며, 뼈에 혈액공급이 중단되어 발생하는 무혈성 괴사증도 있다. 현재 뼈의 손상은 주로 기계적 물리적인 방법으로 치료한다. 사고, 질병, 전염 등으로 야기된 구강외과 또는 정형 외과적 수술에 있어서 뼈 손실에 대한 뼈의 재생 및 치료는 가장 중요한 목표이다.
이를 위한 하나의 방편으로 뼈를 이식하는 방법을 들 수 있다. 뼈의 이식은 타인이나 동물의 뼈를 이식하는 방법, 환자 자신의 조직을 이식하는 방법 등이 있으나, 타인의 조직을 이식할 경우 면역학적 거부반응이 발생되거나, 손상부위가 클 경우 환자 몸에서 사용할 수 있는 재료가 충분하지 않다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 골이식재에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 골이식재(Bone graft substitute, BGS)란 여러가지 치과질환 또는 외상, 질병에 의한 퇴화 또는 기타 조직의 손실로 인하여 뼈조직의 결손부가 생긴 경우, 이를 대체하여 뼈조직 내의 공간을 충진시키고 신생골의 형성을 촉진시키기 위하여 사용하는 이식재를 말한다. 대표적인 골이식재로 인산칼슘(calcium phosphate, CaP) 성분으로 구성된 생체재료를 들 수 있으며, 이러한 인산칼슘 성분의 생체재료 중 tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2, TCP)와 hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2, HAp)는 물성이나 생체친화성에 있어서 천연의 뼈나 치아 조직과 유사한 화학적 성분을 가지는 것으로 알려져 있어, 생체 재료로서 매우 유용하게 사용되고 있다. TCP와 HAp는 화학적 방법을 통해 인공적으로 합성할 수 있으며, 또한 최근 연구에서는 달걀껍질, 산호와 같은 천연 물질에서 생체적합적 HAp, 또는 TCP를 제조할 수 있음이 보고된 바 있다.
인산칼슘(CaIcium phosphate)계 소재의 경우 이미 오래 전부터 인간의 뼈나 치아 등 경조직 대 체용 생체소재로 널리 연구되어 왔다. 이는 인체 뼈의 69%를 구성하는 칼슘인 화합물이 인산칼슘으로 구성되어 있어 자연 뼈와 가장 가까운 성질을 가지고 있기 때문이다.
일반적으로 자신의 골을 일부 채취하여 이식하는 자가 이식방법에 사용되는 자가골 이식재의 경우에는 자가해면 골(Autogenous Cancellous Bone, ACB)을 이식하기 때문에 면역거부반응도 거의 없으며, 뼈 흡수가 거의 없어 골전도 및 골유도 능력이 좋다는 장점이 있고, 동종 이식방법 및 이종 이식방법에 사용되는 동종골 이식재와 이종골 이식재의 경우에는, 이식자 본인이 아닌 다른 사람의 뼈를 이용하는 동종이식(allograft)이나 다른 동물의 뼈를 이용하는 이종이식(xenograft)을 하기 때문에 자가골 이식재의 단점인 이식자(graftee) 본인의 뼈 손실 부위 이외의 부위에 이차적인 수술을 하지 않아도 된다는 장점이 있다.
동종골은, 사체나 생존해 있는 다른 공여자에게 얻는 것으로서 이식재를 동결시키거나 동결건조, 탈회동결건조, 그리고 방사선 조사를 가한 형태로 항원성을 제거하여 사용하게 되며, 골형성에 필요한 기간이 길고 새로 생성되는 골량도 적지만 필요한 양을 아무 때나 사용할 수 있고 부가적 수술부위를 만들지 않는다는 장점이 있다.
이러한 동종골의 종류로는 동결건조골 중 비탈회형태(Demineralized freeze dried bone allografts, DFDBA), 탈회형태(Freeze dried boneallografts, FDBA) 그리고 방사선 조사 해면골 형태(Irradiated cancellous bone, ICB)가 있다.
이종골은, 소나 돼지 등의 동물에서 골을 채취한 수 여러 과정을 거쳐 면역반응을 떨어뜨려 골전도 능력을 기대하는 이식재이며, 추가적인 수술부위를 만들지 않아도 되는 장점과 원하는 양만큼 충분히 사용할 수 있다는 장점이 있으나 흡수되고 치환되는데 오랜 시간이 걸리는 관계로 골유도 보다는 골전도의 기전으로 이해되는 것이 현재의 흐름이다. 이러한 이종골의 종류로는 Bio-Oss, ABM/P-15 및 BioCeraTM 등이 있다.
합성골은, 실제 뼈가 아니라 인공적으로 합성해서 만든 뼈이기 때문에 다른 뼈이식재에 비해서 가장 질이 떨어지고 골형성에 필요한 기간이 길지만 저렴하다는 장점이 있으며, non-porous hydroxyapatite(HAp), hydroxyapatite cement, porous hydroxyapatite, beta tricalcium phosphate, polymethlymethacrylate(PMMA)와 hydroxyet-hylmethacrylate(HEMA) polymer, 그리고 bioactive glass 등이 임상에서 사용되고 있다. HA 그리고 PMMA와 HEMA polymer는 비흡수성이며, tricalcium phosphate와 bioactive는 흡수성인데, 이러한 합성골의 종류는 제3 인산칼슘, 경조직 개체 중합체 및 생활성 유리질 세라믹 등이 있다. 한편, 하이드록시아파타이트(HAp)는 골 이식 및 치과 장치에서 골 대체물로 널리 사용되어왔다. HAp는 골전도 특성을 가진 생체 적합성 및 생체 활성 물질이며 화학적 조성은 천연 골 조직과 유사하다. HAp는 일종의 인산 칼슘 바이오 세라믹이며, 칼슘 이온과 인산 이온을 함유한 화학 물질을 원료로 사용하여 합성 할 수 있다.
한편, 생체재료는 손상된 인체의 일부 장기 또는 신체 일부분을 대처할 수 있는 재료인데, 이를 의학 또는 치과 분야에 적용하기 위해서는 생체에 적합해야만 한다. 생체적합성(biocompatibility)이란 재료나 장치가 기능을 하는 동안 생리학적으로 부작용이나 독성이 없도록 유지시키는 기능을 말한다. 현재까지 개발된 재료 중 생체적합성이 가장 좋은 것은 인산칼슘계 재료이다.
최근 들어, 인간의 손상된 뼈를 치료하거나 일부 대체하기 위해 금속, 고분자 천연(산호, 소 뼈 등) 또는 인조 합성 인산칼슘계 생체재료들이 속속 개발되고 있다. 이들 재료는 인공 뼈, 치조골 결손부의 치료, 인공 치근, 이소골, 치과 및 정형외과용 임플란트 등의 치,의학 분야에 두루 응용되고 있다.
따라서, 치, 의학 분야에 두루 적용 및 응용될 수 있는 골 이식재로서 사용하기 위해 더 높은 세포 증식, 및 부착능을 갖는 재료의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 결정성 및 강성 등 물성이 향상된 생선뼈 유래의 치아 또는 뼈에 적용할 수 있는 합성 골 이식재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 저온 반응에서 물성이 우수한 바이오 세라믹스가 생성되도록 하여 높은 공정 수율을 달성할 수 있게 하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 하이드록시아파타이트(hydroxy apatite, HAp) 및 휘트록카이트(whitlockite)를 적정비율로 포함하여 물성이 향상된 치아 또는 뼈에 적용할 수 있는 골 이식재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 가공성이 향상된 생선 뼈 유래의 치아 또는 뼈에 적용할 수 있는 골 이식재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저온에서 반응시켜 공정효율을 높일 수 있고 물성이 향상된 골이 식재에 대한 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재의 제조방법은 생선 뼈를 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 분쇄단계; 상기 분쇄물에 염화마그네슘, 유기산 및 인산 화합물을 혼합하여 수용액을 제조하는 반응단계; 상기 수용액에 90 내지 150 ℃로 열처리하는 열처리단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 수용액의 침전물을 분리 및 정제하는 분리단계; 및 성형단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 골 이식재의 제조방법은, 상기 분리단계 이후에 생성물에 대하여 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 콜라겐, 알긴산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 혼합하는 혼합단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 골 이식재의 제조방법은, 상기 반응단계 이전에 상기 분쇄물 100 중량부에 대하여 제2 인산나트륨을 0.01 내지 0.2 중량부로 혼합하는 반응속도 조절단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 골 이식재의 제조방법은, 상기 분리단계 이후에 생성물에 대하여 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하는 개질단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. R2 및 R3는 Cl, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 중 어느 하나이다.)
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 골 이식재는 상기 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 치아 이식재는 상기 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.
상기 조성물은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 콜라겐, 알긴산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재의 제조방법은 생선 뼈를 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 분쇄단계; 상기 분쇄물에 염화마그네슘, 유기산 및 인산 화합물을 혼합하여 수용액을 제조하는 반응단계; 상기 수용액에 90 내지 150 ℃로 열처리하는 열처리단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 수용액의 침전물을 분리 및 정제하는 분리단계; 및 성형단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에서 말하는 생선 뼈는 생선에 포함된 뼈, 잔뼈, 가시, 잔가시를 포함하는 것이다. 또한 상기 생선을 뼈 또는 가시를 포함하는 어류를 모두 포함하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 선택할 수 있는 범위를 포함한다. 또한 특별한 종에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 말하는 치아 또는 뼈 이식용 조성물은 골 조직 또는 치아조직에 적용되는 이식재, 골시멘트 또는 치아 레진 등을 소재를 포함한다.
상기 분쇄단계는 세척 및 건조된 생선 뼈를 일정한 크기로 분쇄하여 분말 형태로 제조하는 것을 의미한다. 또한 상기 분쇄단계 이전에 상기 생선 뼈는 생선 부산물을 열수로 세척하고 수산화나트륨 및 유기 용매를 사용하여 불순물이 제거된 것일 수 있다. 또한 필요한 경우 일정한 산처리 공정을 통하여 불순물이 제거되는 것일 수 있다.
바람직하게 상기 분쇄단계는 평균 입경이 0.8 내지 3.3 μm인 것일 수 있다. 평균입경이 0.8μm 미만인 경우 미세입자 간 뭉침현상으로 고른 분산이 이루어지지 않기 때문에 반응단계에서 생성된 생성물의 물성이 저하되는 문제가 있다. 반면 평균입경이 3.3 μm를 초과하는 경우 미반응 입자가 다량으로 발생하기 때문에 반응성 및 뼈 구조체의 물성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 상기 평균입경의 조절은 볼밀 또는 제트밀 등 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 방법이 적용되어 조절되는 것일 수 있다.
상기 반응단계는 상기 분쇄단계를 거친 분말을 용해하고, 용해물과 염화마그네슘, 유기산 및 인산 화합물을 혼합하여 제조하는 것일 수 있다.
상기 유기산은 푸마르산(Fumaric); 젖산(Lactic); 구연산(Citric); 사과산(Malic); 뷰티르산(Butyric); 개미산(Formic); 초산(Acetic); 프로피온산(Propionic); 올레산(oleic acid); 팔미톨레산(palmitoleic acid); 리놀레산(linoleic acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 인산 화합물은 인산이온을 공급하는 물질로서 해당 분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 임의적으로 선택하여 결정하는 것일 수 있다. 바람직하게는 인산을 사용하는 것일 수 있다.
상기 반응단계에서 각 반응물은 원재료의 특성을 감안하여 제공되는 각 이온의 몰비를 기준으로 임의적으로 선택하여 결정하는 것일 수 있다. 이는 원재료의 특징상 고정된 몰비로 제한되지 않으며, 해당 분야의 통상의 지식을 가지는 자가 조절 및 선택하여 결정할 수 있는 범위를 모두 포함한다.
바람직하게 상기 반응단계 전에 상기 분쇄단계를 거친 미립자에 대하여 대기압 플라즈마를 처리하는 전처리 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
하이드록시아파타이트는 뼈를 구성하는 대표적인 무기질로서, 생체 적합성이 높아 다양한 의,치분야에서 수복재 또는 인조골 등의 소재로 사용되고 있다. 또한, 마그네슘을 포함하는 인산칼슘으로서 생체적합성이 높은 다른 무기소재로 휘트록카이트가 존재한다. 상기 휘트록카이트는 생체적합성이 매우 뛰어난 장점을 가지지만, 그 결정 구조상 하이드록시아파타이트 보다 불안정하다는 단점을 가진다. 따라서 하이드록시아파타이트 및 휘트록카이트가 1 : 3 내지 3 : 1 의 범위로서 혼합상으로 존재하는 경우 소재의 안정성이 높으면서도, 보다 생체적합성이 우수한 소재로 제공되도록 할 수 있다.
상기 전처리 단계를 진행하는 경우 미립자 표면의 세정 및 반응성이 증대되어, 상기 반응단계에서 하이드록시아파타이트 및 휘트록카이트의 혼합물이 효과적으로 생성될 수 있다. 특히 상기 전처리 단계를 진행하는 경우 염화마그네슘, 유기산 및 인산 화합물의 몰량을 조절하여 생성물에 하이드록시아파타이트 및 휘트록카이트가 1 : 3 내지 3 : 1의 범위로 포함되도록 할 수 있고, 판상형을 가지는 휘트록카이트가 다량으로 포함되도록 하는 것일 수 있다. 이를 통하여 생성된 반응물은 물성 및 생체 적합성이 우수한 조성물로서 제공되게 할 수 있다.
상기 열처리 단계는 상기 수용액에 90 내지 150 ℃로 열을 제공하는 단계를 말한다. 상기 단계를 통하여 용해물에서 하이드록시아파타이트 및 휘트록카이트가 생장하여 수득하게 될 수 있다. 특히 상기 전처리 단계 및 반응단계를 진행하는 경우 열처리 단계 이후에 생성물에서 하이드록시아파타이트 및 휘트록카이트가 1 : 3 내지 3 : 1의 범위로 포함되도록 하여 반응성 및 생체적합성이 우수한 소재가 생성되도록 할 수 있다.
바람직하게 상기 열처리 단계는 130 내지 150 ℃로 1차 열처리 단계 후 90 내지 110 ℃로 2차 열처리 단계로 진행되는 것일 수 있다.
상기 2단계의 열처리를 진행하는 경우 상대적으로 저열원에서 물성이 우수한 인산칼슘 입자 생성 및 조성물을 제조할 수 있다. 상기 1차 열처리 단계에 의하는 경우 인산칼슘 입자 생성이 급격히 진행되고, 방치 후 상기 2차 열처리 단계를 진행하는 경우 열처리 단계의 반응이 보다 효과적으로 진행되고 입자의 형상 및 크기가 우수한 물성을 가지는 형태로 제조될 수 있다. 특히 고온의 열처리 공정에 비하여 공정효율이 우수할 뿐만 아니라 생성된 수득물의 물성 및 생체적합성이 우수할 수 있다.
상기 분리단계는 상기 열처리 단계 이후에 상기 수용액의 침전물을 분리 및 정제하는 단계를 말하며, 해당 분야의 통상의 기술자가 사용할 수 있는 범위를 모두 포함하는 것이다.
또한 상기 분리단계 이후에 용도에 따른 제형 적용 또는 소재의 물성향상을 위하여 첨가제를 활용하거나 기타 후처리를 진행하는 것일 수 있다.
상기 성형단계는 압축 성형, 몰드 성형, 지지체 성형, 적층 성형 기타 해당 분야에서 통상의 지식을 가지는 가 필요한 제형에 따라 상기 생성물을 골 이식재로 성형하는데 사용할 수 있는 모든 수단을 포함한다.
상기 골 이식재의 제조방법은, 상기 분리단계 이후에 생성물에 대하여 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 콜라겐, 알긴산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 혼합하는 혼합단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 혼합단계를 통하여 생성물에 대한 물성을 보강할 수 있다. 특히 골재를 이루는 연질 소재의 보강을 통하여 뼈 또는 치아 소재의 물성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 생체 적합성을 보다 높일 수 있다.
상기 골 이식재의 제조방법은, 상기 반응단계 이전에 상기 분쇄물 100 중량부에 대하여 제2 인산나트륨을 0.01 내지 0.2 중량부로 혼합하는 반응속도 조절단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 반응속도 조절단계는 바이오세라믹의 생성속도를 빠르게 조절하고, 그 강성을 높이는 효과를 낼 수 있다. 한편, 분쇄물 100 중량부에 대하여 상기 제2 인산나트륨이 0.01 중량부 미만으로 포함되는 경우 반응속도가 높아지는 효과를 낼 수가 없다. 또한 상기 인산나트륨이 0.2 중량부를 초과하는 경우 반응 속도가 느려지면서 일정한 형상의 세라믹 입자가 생성되지 않는 문제가 있다.
특히 상기 반응속도 조절단계에 의하는 경우 상기 열처리 단계의 상대적으로 낮은 온도범위에서 효과적인 세라믹 입자의 생성이 가능하고, 우수한 물성 및 형상을 가지는 입자가 생성되도록 할 수 있다.
상기 골 이식재의 제조방법은, 상기 분리단계 이후에 생성물에 대하여 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물을 혼합하는 개질단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에서, R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. R2 및 R3는 Cl, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 중 어느 하나이다.)
상기 개질단계에 의하는 경우 조성물의 물성 및 접착성이 향상될 수 있다. 또한 상기 개질단계의 조성물에 의하는 경우 화합물 자체에 세포독성 등의 문제가 없을 뿐만 아니라 개질된 조성물 역시 높은 안정성 및 생체적합성이 우수한 장점을 가진다.
바람직하게 상기 [화학식 1]로 이루어진 화합물은 하기의 [화학식 1a] 내지 [화학식 1c] 중 어느 하나, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.
[화학식 1a]
[화학식 1b]
[화학식 1c]
상기 화학식 1a 내지 1c에 의하는 경우 생성물의 물성을 향상시키면서도 생체적합성이 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
더 바람직하게 상기 개질단계의 조성물은 상기 [화학식 1]과 함께 하기의 [화학식 2]로 이루어진 화합물이 더 포함되는 것일 수 있다.
[화학식 2]
(상기 화학식 2에서, n은 2 내지 100의 정수이다)
상기 [화학식 2]로 이루어진 화합물을 더 포함하는 경우 강성 및 접착성을 포함한 물성이 우수할 뿐만 아니라 가공성이 높아질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 골 이식재는 상기 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 치아 이식재는 상기 제조방법에 따라 제조된 것일 수 있다.
상기 조성물은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 콜라겐, 알긴산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 결정성 및 강성 등 물성이 향상된 생선뼈 유래의 치아 또는 뼈에 적용할 수 있는 합성 골 이식재를 제공한다.
본 발명은 저온 반응에서 물성이 우수한 바이오 세라믹스가 생성되도록 하여 높은 공정 수율을 달성할 수 있게 한다.
본 발명은 하이드록시아파타이트(hydroxy apatite, HAp) 및 휘트록카이트(whitlockite)를 적정비율로 포함하여 물성이 향상된 치아 또는 뼈에 적용할 수 있는 골 이식재를 제공한다.
본 발명은 가공성이 향상된 생선 뼈 유래의 치아 또는 뼈에 적용할 수 있는 골 이식재를 제공한다.
본 발명은 저온에서 반응시켜 공정효율을 높일 수 있고 물성이 향상된 골이 식재에 대한 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예 1: 바이오 세라믹스의 제조]
하기의 [표 1]과 같이 각 단계를 조절하면서, 90 내지 150 ℃의 저온 열처리 공정에서 세라믹스 생성물에 대한 성상을 평가할 수 있도록 하였다. 각 공정별로 구별된 M1 내지 M9의 공정조건을 통하여 저온공정 하에서 바이오 세라믹스 입자가 생성되는지 여부를 파악하였다.
| M1 | M2 | M3 | M4 | M5 | M6 | M7 | M8 | M9 | |
| S1 | S1-1 | S1-2 | S1-2 | S1-2 | S1-2 | S1-2 | S1-2 | S1-3 | S1-2 |
| S2 | S2-3 | - | S2-1 | S2-2 | S2-3 | S2-4 | S2-5 | S2-3 | S2-3 |
| S3 | S3 | S3 | S3 | S3 | S3 | S3 | S3 | S3 | S3 |
| S4 | S4-2 | S4-2 | S4-2 | S4-2 | S4-2 | S4-2 | S4-2 | S4-2 | S4-1 |
| S5 | S5 | S5 | S5 | S5 | S5 | S5 | S5 | S5 | S5 |
<분쇄단계 S1>
S1-1: 붕장어 뼈 분쇄단계(평균 입경 0.4 내지 0.7 μm)
S1-2: 붕장어 뼈 분쇄단계(평균 입경 0.8 내지 3.3 μm)
S1-3: 붕장어 뼈 분쇄단계(평균 입경 3.4 내지 5.2 μm)
<반응속도조절단계 S2>
S2-1: S1 분쇄물 100 중량부에 대하여 인산나트륨 0.005 중량부 혼합
S2-2: S1 분쇄물 100 중량부에 대하여 인산나트륨 0.01 중량부 혼합
S2-3: S1 분쇄물 100 중량부에 대하여 인산나트륨 0.1 중량부 혼합
S2-4: S1 분쇄물 100 중량부에 대하여 인산나트륨 0.2 중량부 혼합
S2-5: S1 분쇄물 100 중량부에 대하여 인산나트륨 0.3 중량부 혼합
<반응단계 S3> : S1단계에서 제공된 분쇄물에 염화마그네슘(MgCl2), 팔미톨레산(C16H30O2); 인산(H3PO4) 혼합
<열처리단계 S4>
S4-1: 90 내지 150 ℃로 열처리
S4-2: 130 내지 150 ℃로 1차 열처리 후 90 내지 110 ℃로 2차 열처리
<분리단계 S5>: 침전물을 분리 및 정제
[실험예1: 바이오 세라믹스 입자의 생성여부]
상기 M1 내지 M9의 생성물에 포함된 나노입자의 형상을 분석하여 저온공정에서 바이오 세라믹스가 생성되는지 여부를 분석하였다.
| M1 | M2 | M3 | M4 | M5 | M6 | M7 | M8 | M9 | |
| S1 | X | X | X | O | O | O | XX | XX | △ |
O: 바이오 세라믹스로 활용가능한 형상의 입자 생성
X: 바이오 세라믹스 입자 생성
XX: 미반응
△: 바이오 세라믹스로 활용가능한 형상의 입자가 일부 생성
상기 [표 2]를 참조하면, 90 내지 150 ℃로 열처리 하는 저온 공정에서는 일반적으로 세라믹스 입자의 형성이 어렵다는 점을 알 수 있다. 다만, M4 내지 M6를 참조하면 0.8 내지 3.3 μm의 평균 입경범위에 대하여 제2 인산나트륨을 0.01 내지 0.2 중량부로 전처리 하여 반응속도를 조절하는 경우 저온공정 하에서 바이오 세라믹스 입자를 생성할 수 있다는 점을 확인할 수 있다. 또한 M2 및 M3를 참조하면 상기 제2 인산나트륨의 함량이 일정 범위를 미만인 경우 반응활성이 나타나지 않는다는 점과 M7과 같이 일정 함량을 초과하는 경우 반응이 일어나지 않는다는 점을 확인할 수 있었다. 따라서 입경의 조절 및 제2 인산나트륨을 활용한 반응속도의 조절을 통하여 저온 범위에서 바이오세라믹스의 입자 생성이 가능하다는 점을 확인할 수 있다.
[실험예 2: 바이오 세라믹스의 물성 개선 실험]
대기압 플라즈마 전처리를 통하여 물성 향상여부를 평가하기 위하여 상기 M3와 함께, M3의 공정을 기반으로 반응단계 전에 대기압 플라즈마를 처리한 공정(M3P공정)으로 반응을 진행하여 생성물을 수득하였다. 상기 M3P공정은 반응단계(S3) 전에 대기압 플라즈마를 처리단계를 추가한 것 외에 S3와 동일하게 조건으로 각 단계를 진행하였다.
이후, M3 및 M3P공정의 생성물에 대하여 샘플을 채취하여 샘플 규격 범위 내의 하이드록시아파타이트(HAp) 및 휘트록카이트(WH) 함량을 분석 및 계산하였다. 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.
| M3 | M3P | |
| HAp : HW | 4 : 1 | 2.3 : 1 |
상기 [표 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 대기압 플라즈마의 전처리 공정을 진행하는 하는 경우 HAp 및 HW의 함량이 1 : 3 내지 3: 1의 조성범위로 구성되도록 맞출 수 있다는 점을 알 수 있다. 이를 통하여 보다 생체적합성 및 물성이 우수한 바이오 세라믹스를 제공할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
[실험예 3: 화합물 첨가를 통한 물성 개선 실험]
상기 M3P의 생성물을 이용하여, 합성 골 조성물을 제조하고, 치아용 모델에 적용한 뒤 몰드 성형으로 만들어진 치아 이식재에 대한 물성을 평가하였다. 또한 하기의 [표 4]와 같이 물성의 보강을 위하여 [화학식 1a]로 표시되는 첨가제 1a; [화학식 1b]로 표시되는 첨가제 1b; [화학식 1c]로 표시되는 첨가제 1c 각각을 보강재로 더 포함하는 혼합조성, 그리고 [화학식 2]로 표시되는 첨가제 2를 보강재로 더 포함하는 혼합조성을 적용하여 각각의 물성 보강 효과를 평가하였다.
| S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | |
| 첨가제 1a | - | O | - | - | - | - |
| 첨가제 1b | - | - | O | - | - | - |
| 첨가제 1c | - | - | O | - | O | |
| 첨가제 2 | - | - | - | - | O | O |
객관적인 평가를 위하여 S1의 팽창정도, 응고시간, 강도, 접착성 및 컬러 정보를 1로 고정하고, 나머지 S2 내지 S6에 대하여 1 내지 10의 지수로 평가하였다. 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 효과가 우수한 것이며, 1 미만으로 평가된 값은 상기 S1에 비하여 효과가 떨어지는 것이다. 그 결과를 하기의 [표 5]에 나타내었다.
| S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | |
| 팽창정도 | 1 | 3 | 2.4 | 3.1 | 1.2 | 2.6 |
| 응고시간 | 1 | 0.9 | 0.9 | 0.8 | 1.3 | 1.1 |
| 강도 | 1 | 3 | 3 | 5 | 1.1 | 7 |
| 접착성 | 1 | 3 | 5 | 5 | 1.2 | 7 |
| 컬러 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.8 | 1 |
(단위: 지수)
상기 [표 5]를 참조하면, S2 내지 S4에 의하는 경우 강도 및 접착성이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한 팽창성이 낮아 설계된 모델링을 적용하기 용이하다는 점을 알 수 있다. 특히 S4에 의하는 경우 강도 및 접착성과 함께 팽창계수에 대한 보강효과가 우수하였다. 따라서 상기 범위에 의하는 경우 물성이 보강된 뼈 또는 치아 이식재로 제공될 수 있다.
한편, S6의 경우 추가적인 상승효과를 확인할 수 있었다. 강도 및 접착성이 매우 높아지는 점을 확인할 수 있었다. 나타나 팽창계수에 대한 보강 효과도 매우 준수하다는 점을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (7)
- 생선 뼈를 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 분쇄단계;
상기 분쇄물에 염화마그네슘, 유기산 및 인산 화합물을 혼합하여 수용액을 제조하는 반응단계;
상기 수용액에 90 내지 150 ℃로 열처리하는 열처리단계;
상기 열처리 단계 이후에 상기 수용액의 침전물을 분리 및 정제하는 분리단계;
상기 분리단계 이후에 생성물에 대하여 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합하는 개질단계; 및
성형단계를 포함하는
골 이식재의 제조방법:
[화학식 1]
[화학식 2]
여기서,
n은 2 내지 100의 정수이고,
R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
R2 및 R3는 Cl, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 중 어느 하나인 것이다. - 제 1항에 있어서,
상기 분리단계 이후에 생성물에 대하여 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 콜라겐, 알긴산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 혼합하는 혼합단계를 더 포함하는 것인
골 이식재의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 반응단계 이전에 상기 분쇄물 100 중량부에 대하여 제2 인산나트륨을 0.01 내지 0.2 중량부로 혼합하는 반응속도 조절단계를 더 포함하는 것인
골 이식재의 제조방법. - 삭제
- 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 골 이식재.
- 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 치아 이식재.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210021084A KR102619186B1 (ko) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210021084A KR102619186B1 (ko) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220117572A KR20220117572A (ko) | 2022-08-24 |
| KR102619186B1 true KR102619186B1 (ko) | 2023-12-27 |
Family
ID=83111698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210021084A KR102619186B1 (ko) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102619186B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140308364A1 (en) * | 2011-11-16 | 2014-10-16 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Gelatinous hydroxyapatite-nanocomposites |
| KR101570832B1 (ko) * | 2013-09-09 | 2015-11-20 | 주식회사 본셀바이오텍 | 갑오징어뼈를 이용한 골이식재 및 이의 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102113561B1 (ko) | 2018-03-27 | 2020-05-21 | 전남대학교산학협력단 | 골 충진재 제조장치 및 이를 이용한 골 충진재의 제조방법 |
| KR102316879B1 (ko) | 2018-07-27 | 2021-10-26 | 서울대학교 산학협력단 | 말뼈 나노세라믹 및 pcl을 포함하는 치주조직 재생용 지지체 및 이의 제조방법 |
-
2021
- 2021-02-17 KR KR1020210021084A patent/KR102619186B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140308364A1 (en) * | 2011-11-16 | 2014-10-16 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Gelatinous hydroxyapatite-nanocomposites |
| KR101570832B1 (ko) * | 2013-09-09 | 2015-11-20 | 주식회사 본셀바이오텍 | 갑오징어뼈를 이용한 골이식재 및 이의 제조방법 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Danial Barati et al., "Effect of Organic Acids on Calcium Phosphate Nucleation and Osteogenic Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells on Peptide Functionalized Nanofibers." Langmuir (2015), Vo* |
| Leonard Bauer et al. "Bone-mimetic porous hydroxyapatite/whitlockite scaffolds: preparation, characterization and interactions with human mesenchymal stem cells." J. Mater. Sci(2020), Vol.56 no. 5, pp. 3947-3969* |
| Mark T et al., "Effects of Na2HP04 and NaH2P04 on hydroxyapatite formation ." Journal of Biomedical Materials Research (1993), Vol. 27, pp. 1095-1102* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220117572A (ko) | 2022-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5792633B2 (ja) | モネタイトと他の生物活性カルシウムの複合物及びシリコン化合物に基づく骨再生材料 | |
| US6544290B1 (en) | Cell seeding of ceramic compositions | |
| JP5759370B2 (ja) | 組織工学および骨の再生のための、構造化された多孔率を有するモネタイトの三次元マトリクス、および、当該三次元マトリクスの調製方法 | |
| US6117456A (en) | Methods and products related to the physical conversion of reactive amorphous calcium phosphate | |
| US10806827B2 (en) | Controlled and tunable precipitation of biomimetic apatites via in situ mineralization of an organic polymeric matrix | |
| EP3338818B1 (en) | Bone repair reusable composite material based on acellular biological tissue matrix material and preparation method therefor | |
| US20110040389A1 (en) | Hydroxyapatite, biocompatible glass and silicon-based bone substitute, production process and applications thereof | |
| CN109954167A (zh) | 一种骨修复材料及其应用 | |
| Said et al. | Manufacturing methods, properties, and potential applications in bone tissue regeneration of hydroxyapatite-chitosan biocomposites: A review | |
| JP4854300B2 (ja) | 医療用骨補填材およびその製造方法 | |
| Döbelin et al. | Synthetic calcium phosphate ceramics for treatment of bone fractures | |
| Cheng et al. | Injectable tricalcium phosphate/calcium sulfate granule enhances bone repair by reversible setting reaction | |
| da Silva et al. | Alveolar regeneration induced by calcium phosphate ceramics after dental avulsion: Study in young rats | |
| KR102619186B1 (ko) | 생선뼈 유래의 합성 골 이식재 및 그 제조방법 | |
| Yuan et al. | Experimental study of natural hydroxyapatite/chitosan composite on reconstructing bone defects | |
| Vokhidova et al. | Synthesis and application of chitosan hydroxyapatite: A Review | |
| KR102539932B1 (ko) | 생선뼈 유래의 치아 또는 뼈 수복용 조성물 및 이의 제조방법 | |
| RU2433836C1 (ru) | Хирургический материал (варианты) | |
| Vrânceanu et al. | Development and characterization of novel porous collagen based biocomposite for bone tissue regeneration | |
| Šupová et al. | Bio-nanoceramics and bio-nanocomposites | |
| Choi et al. | Calcified algae for tissue engineering | |
| WO2023090355A1 (ja) | 血管新生材料、骨再生促進材料、血管新生材料の製造方法及び骨再生促進材料の製造方法 | |
| Kolly et al. | Enhancing bone tissue regeneration: a review synergistic hydrogel approach for comprehensive bone repair | |
| Bhatnagar et al. | Clinical Applications of Calcium Phosphates in Orthopaedics | |
| Tojiev et al. | MODERN ASPECTS OF APPLICATION OF OSTEOPLASTIC MATERIALS IN DENTISTRY |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |