KR20050055100A

KR20050055100A - 은이온 함유 하이드록시아파타이트를 함유하는 골 충전재

Info

Publication number: KR20050055100A
Application number: KR1020030087921A
Authority: KR
Inventors: 오경식; 박상훈; 정영근; 신홍인
Original assignee: 요업기술원
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-06-13

Abstract

본 발명은 의료용 골 충전재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수산화아파타이트에 항균성인 은(Ag)이온이 첨가된 조성을 갖는 항균성 골 충전재를 제공함으로써, 세균유입을 차단하여 항생제 사용을 절감할 수 있도록 하는 새로운 의료용 골 충전재에 관한 것이다. 이에 의해, 은이 함유된 수산화아파타이트(Ag-HAp)를 골 충전재로 사용함으로써, 항균성 물질인 은에 의해 세균유입을 차단할 수 있으며, 이에 따라, 수술시 및 수술 후 항생제 사용을 감소시킬 수 있다.

Description

은이온 함유 하이드록시아파타이트를 함유하는 골 충전재 {BONE FILLER COMPRISING AG-DOPED HYDROXYAPATITE}

본 발명은 의료용 골 충전재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수산화아파타이트에 항균성인 은(Ag⁺)이온이 첨가된 조성을 갖는 항균성 골 충전재를 제공함으로써, 세균유입을 차단하여 항생제 사용을 절감할 수 있도록 하는 새로운 의료용 골 충전재에 관한 것이다.

일반적으로 골의 손상은 사고나 질병 등 다양한 원인에 의해 야기되며, 자가 회복이 불가능해지는 경우가 발생한다.

손상된 골을 치료하기 위해서는 자가골 이식이 가장 효과적인 골성 회복수단이기는 하나, 자가골을 이식하는 데는 손상 부위의 범위에 따라 제한이 따를 수밖에 없다. 이에 따라, 자가골을 대체하고 골이식에 따른 단점을 극복할 수 있도록 생체 적합성이 양호한 골 대체용 인공 생체 재료를 개발하기 위한 노력이 경주되어 왔다.

현재 임상적으로 널리 사용되고 있는 골 충전재로는 뼈 시멘트(Bone Cement)가 있다. 뼈 시멘트의 주요 구성성분은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)인데, 이 물질은 인체에 삽입된 후 미반응 중합체가 인체내로 방출될 수 있고, 이 경우 인체의 기능을 방해할 수 있다. 예를 들어, 혈압이 감소한다든지, 중합열에 따른 60℃ 이상의 온도 상승으로 조직에 부작용이 나타날 수 있다. 게다가, PMMA는 생체 친화성(Biocompatibility)이 좋지 않기 때문에, 삽입후에 주위의 뼈조직과 견고한 결합체를 이루지 못하고, 흡수되지도 못해 새로운 뼈의 형성을 촉진시키는 조직으로 치환되지 못한다. 결론적으로 PMMA계 시멘트는 골 충전재로 많은 단점을 안고 있다.

이와 같이, 고분자재료로 형성된 골 충전재는 사용이 간편하고 내구성이 있으나 생체적합성에서 단점이 있다. 이러한 단점을 보완할 수 있도록 대체되고 있는 것이 바로 바이오 세라믹으로 제작된 골 충전재이다. 바이오 세라믹 골 충전재는 내구성과 기술적 조작성이 부족한 단점이 있기는 하나, 생체적합성이 좋아 기존의 고분자재료로 형성된 골 충전재의 대체물질로 각광받고 있다. 일반적으로 바이오 세라믹 생체 대체 재료는, 생체조직과 화학결합을 이루는 생체활성재료와, 화학결합을 이루지 않는 불활성재료로 나누어지며, 생체활성재료로는 수산화아파타이트, 바이오글라스, 글라스세라믹스 등이 있고, 불활성재료로는 카본세라믹스, 알루미나 등이 있다. 이러한 바이오 세라믹 생체 대체 재료 중, 골 충전재로는 생체활성재료가 사용되며, 그 중 수산화아파타이트가 널리 사용되고 있다.

한편, 이러한 골 충전재로 시술을 하더라도 골 손상 부위가 감염될 경우 뼈의 회복이나 접착이 어려워진다. 특히, 치근단 병소나 골수염과 같이 감염이 골성 흡수의 주된 원인이 되는 경우에는, 감염원의 완전 제거 및 회복이 쉽지 않고, 골 결손이 동반될 수 있어 보다 복잡한 골성 회복 수단이 요구된다.

따라서, 생체 적합성이 양호할 뿐만 아니라 항균성을 지닌 적절한 골 충전재를 사용할 수 있다면, 골 손상 부위의 감염을 원천적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 치료후 항생제 사용을 감소시키는 효과를 기대할 수 있어, 적절한 항균성 골 충전재의 필요가 절실한 상황이다.

따라서 본 발명의 목적은, 생체 적합성이 양호한 것은 물론, 세균 유입을 차단하여 항생제 사용을 절감할 수 있도록 하는 적절한 의료용 골 충전재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 손상된 골 조직이나 골 결손 영역에 충진되어 골성을 회복시키기 위한 의료용 골 충전재로서, 항균성 이온이 함유된 수산화아파타이트를 포함하는 의료용 골 충전재를 제공한다.

상기 항균성 이온이 함유된 수산화아파타이트는 수산화아파타이트의 칼슘이온을 항균성 이온으로 치환시킨 것인데, 상기에서 수산화아파타이트는 일반적으로 골 충전재로 사용되는 것으로서, 기화 또는 승화를 통하여 건조된 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 항균성 이온으로는 은(Ag⁺) 이온이 바람직하다.

상기 은 이온의 함량은 전체 칼슘이온의 0.1 내지 2.0%가 바람직한데, 왜냐하면 은 이온의 함량이 0.1% 미만인 경우에는 항균작용이 미약하다는 문제가 있고, 2.0%를 초과할 경우에는 세포독성의 문제와 골성 회복의 지연을 초래할 수 있다는 문제가 있기 때문이다.

본 발명의 의료용 골 충전재는 기화를 통하여 건조된 수산화아파타이트(HAp)에 AgNO₃ 용액을 가함으로써, 이온 교환 반응을 통하여 칼슘(Ca²⁺) 이온을 은(Ag⁺)이온으로 치환시킴으로써 얻을 수 있는데, 여기서 은 이온의 함량이 전체 칼슘 이온 중 1.50% 가 되도록 조절하는 것이 가장 바람직하며, 이러한 골 충전재(Ag-HAp)를 이용하여 디스크를 제조할 수 있다.

이하에서는 은이온 함유 아파타이트의 구체적인 제조방법과 조골세포가 부착되는 정도, 증식능력, 활성을 실험한 방법 및 결과와 함께, 골 충전재를 이식한 동물시험 및 실험과정 및 결과에 대해 설명한다. 그리고 은이 함유된 골 충전재에 대해 은 함량에 따른 골 충전재의 세포독성을 평가하여 보도록 한다.

[실시예 1~3]

Ag 이온 함유 아파타이트의 제조

수산화아파타이트{Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂}는 Ca(NO₃)4H ₂O와 (NH₄)₂HPO₄를 0.1M인 수용액 상태로 Ca/P가 1.67이 되도록 칭량한 뒤 80℃에서 반응시켜 얻었으며 침전 상태인 반응물을 오븐에서 90℃로 건조하여 수분을 기화시켜 분말 상태의 수산화 아파타이트를 얻었다. 칼슘치환 은이온양이 각각 0.15%(실시예 1), 1.50%(실시예 2), 4.30%(실시예 3)이 되도록, 상기 수산화아파타이트를 농도를 달리한 AgNO₃ 용액에 이온 교환시켜 은이온 함유 아파타이트 시편을 제조하였다. 은이온이 교환된 수산화 아파타이트를 이온교환 용액에서 분리한 후 건조하였으며 응집된 분말은 마노 유발에서 가볍게 분쇄하였다.

골충전재를 이용한 디스크의 제조

얻어진 은담지 수산화 아파타이트 분말을 0.5g 취한 후 직경이 1 cm이 원통형의 실린더에 채우고 20 MPa의 압력을 가하여 디스크 형태로 성형하였다.

[실험예 1. 세포 독성 실험(생체 외)]

가) 세포 독성 실험 방법

마우스의 두개골로부터 추출한 조골세포를 10%의 피틀보바인세룸(fetal bovine serum)이 첨가된 α-MEM 배지에서 37℃, 5% CO₂의 농도 조건하에서 배양하였다. 약, 1.25×10⁶cells를 5ml의 배지에서 현탁하여 세포배양용 60mm 페트리접시(petri dish)에 접종한 후, 24시간동안 배양하여 살균한 시편을 얻었다. 고압멸균된 0.6% 한천과 20% 피틀보바인세룸(fetal bovine serum)이 첨가된 α-MEM 배지를 각각 37℃로 조절하고, 무균작업대에서 동량 혼합하여 한천 중층배지를 제조하였다. 액체 배지를 제거한 직 후, 페트리접시(petri dish)에 한천 중층배지를 5ml 씩 분주하여 30분간 응고시켰다. 뉴트럴레드 저장용액(neutral red stock solution, 1%)을 HBSS 용액으로 희석시켜 0.01%로 만들고, 2ml 씩 분주하고 15분간 방치하여 한천 중층 배지에 흡수되도록 하였다.

그런 다음, 여액을 제거한 후 실험에 사용될 시료로서 실시예 1 내지 3의 Ag-HAp 10mg 씩을 배지 위에 같은 크기로 놓고 37℃ 5% CO₂의 조건하의 인큐베이터에서 24시간 배양시켰다.

또한, 대조군으로써, 상기 Ag-HAp를 대신하여 OHP 필름, 구리판, HAp 및 FDHAp를 배지위에 놓고 같은 조건하에 배양시켰다.

이렇게 배양이 완료되면, 세포독성의 판별을 위해 탈색지수와 용해지수를 측정한다. 일반적으로 세포 독성은 탈색지수(zone index)와 용해지수(lysis index)의 비인 반응지수를 이용하여 판단할 수 있으며, 탈색지수는 실험시 배지에 놓인 시편으로부터 탈색된 영역의 범위를 육안 및 자로 측정하여 나타낼 수 있고, 용해지수는 광학현미경을 통해 용해된 영역의 범위를 측정하여 나타낼 수 있다.

이렇게 측정한 탈색범위와 용해범위를 각각 하기의 표 1 및 표 2에서 대응시켜 탈색지수와 용해지수를 찾고, 찾아낸 탈색지수와 용해지수를 표 3에 대응시켜 반응지수와 세포독성을 판단할 수 있다.

[표 1]

탈색지수	탈색 영역
012345	시편 주위 및 아래에 탈색 영역이 발견되지 않음탈색영역이 시편 아래 제한됨탈색영역이 시편으로부터 0.5cm보다 크지 않음탈색영역이 시편으로부터 1.0cm보다 크지 않음탈색영역이 시편으로부터 1.0cm보다 크나, 배양접시 전영역에 걸쳐있지 않음탈색영역이 배양접시 전영역에 걸쳐있음

[표 2]

용해지수	용해 영역
012345	용해가 발견되지 아니함용해된 영역이 20% 이하임용해된 영역이 20∼40%임용해된 영역이 40∼60%임용해된 영역이 60∼80%임용해된 영역이 80%이상임

[표 3]

독 성	반 응 지 수	탈색지수/용해지수
없음약함보통강함	0123	0/01/1∼1/5, 2/12/2∼2/5, 3/1∼3/5, 4/1∼4/34/4, 4/5, 5/1, 5/5

상기의 표 1, 2, 3에 따라, 만약, 탈색영역이 시편으로부터 0.5 cm 이하이고, 용해된 영역이 20∼40%로 측정되면, 탈색지수는 2가 되고 용해지수도 2가 되며, 이를 표 3에 대입해 보면, 반응지수가 2가 되므로, 독성이 보통이라는 것을 알 수 있다.

나) 세포독성 실험 결과

한천 중층법에 의한 세포독성 실험 결과는, 표 4에 기재된 바와 같이, 음성 대조군으로 사용된 OHP 필름은 반응지수가 0으로 나타나 세포독성이 없었고, 양성 대조군으로 사용된 구리판은 반응지수 3을 나타내어 강한 독성을 보였다. 0.15% Ag-HAp는 반응지수 1을 보여 세포독성이 미약한 것으로 판정되었으나, 1.50% 및 4.30% Ag-HAp는 반응지수 2를 나타내어 중등도의 세포독성을 보이는 것으로 확인되었다. HAp는 시편의 직하방에서만 탈색이 일어났고, 사멸세포는 거의 관찰되지 않았으므로 탈색지수는 1이고, 용해지수는 0이 되며, 반응지수는 1이 되고, 이로써, HAp는 미약한 정도의 세포독성을 가짐을 알 수 있다. FDHAp에서는 시편으로부터 직경 1 cm 주변으로 탈색이 되었고, 사멸세포가 관찰되었으므로, 반응지수가 3이 되어 심각한 세포독성을 나타내었다.

[표 4]

시 편		반 응 지 수	세 포 독 성
실시예	실시예 1 (0.15% Ag-droped HAp)실시예 2 (1.50% Ag-droped HAp)실시예 3 (4.30% Ag-droped HAp)	122	약한 독성중등도 독성중등도 독성
대조례	OHP 필름(음성 대조군)구리판(양성 대조군)HAp(양성 대조군)FDHAp(음성 대조군)	3013	무독성강한 독성약한 독성강한 독성

[실험예 2. 세포부착성 실험(Hexosaminidase Assay) ]

가) 세포부착성 실험 방법

살균된 유무기복합체 위에 1.2×10⁵ 개의 조골세포를 분주하고, 5% CO₂, 37℃에서 배양한다. 그런 다음, PBS(Phosphate Bufferd Soline)로 2회 세정하여 미부착 세포를 제거하고, 3.75 mM ρ-니트로페닐-N-아세틸(ρ-nitrophenyl-N-acetyl), β-Ｄ-글루코사아마이드(β-Ｄ-glucosaminide : Sigma N9376)와 0.25% 트리톤-X100 (Triton-X100)이 함유된 50 mM 시트르산 완충액(citrate buffer, pH 5)를 첨가하여 1시간 반응시키고, 5 mM EDTA를 함유한 50 mM 글리신 완충액(glycine buffer, pH 10.4)를 첨가하여 효소 활성을 정지시킨 다음, 405 nm에서 흡광도를 측정하여 세포의 부착정도를 평가한다.

나) 세포부착성 실험 결과

조골세포를 분주하고 4시간 경과 후, 헥소스아미니다제 조사(Hexosaminidase Assay)를 이용하여 HAp와 FDHAp에 대한 조골세포의 부착성을 조사한 결과, 도 1의 그래프에 도시된 바와 같이, HAp의 경우에는 8.5%의 조골세포가 부착되었고, FDHAp의 경우에는 14.4%가 부착되었다. 따라서 두 종류 시편 모두 세포부착성이 양호하지 못한 것으로 판단된다. 특히 FDHAp의 경우에는 시편 주변의 조골세포의 세포부착정도가 대조군 및 HAp에 비해 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 실험예1의 결과에서 알 수 있듯이 FDHAp의 세포독성에 의한 것으로 판단된다.

[표 5. 세포부착성]

	디스크 위에서의 부착율	디스크 주변에서의 부착율
HAp	8.5%	98%
FDHAp	14.4%	64%
플레이트	100%	100%

[실험예 3. 세포 증식능 실험(Cell Proliferation Assay)

가) 세포 증식능 실험 방법

96-웰플레이트(96-well plate)에 살균된 유무기복합체를 넣고, 각 웰(well) 당 1×10⁴ 개의 조골세포를 분주하여 5% CO₂, 37℃ 조건에서 배양한다. 배지 100 ㎕에 XTT기질(ProCheck^TM Cell Viability Assay, Intergen Ca＃ 94000) 20 ㎕를 넣고 4시간 반응시킨 다음, 490 nm에서 흡광도를 측정한다.

나) 세포 증식 특성

HAp와 FDHAp 시편 위에 조골세포를 분주하여 3일과 7일째 각각 XTT assay를 행하여 세포의 증식율을 조사한 결과가 도 2에 도시되어 있다. HAp의 경우, 3일째에는 108.5%, 7일째에는 166%로 미약하나마 세포의 증식이 이루어짐을 확인할 수 있다. 그러나, FDHAp의 경우, 3일째에 63.8%, 7일째에는 59.6%를 나타냄으로써, 배양기간동안 세포가 사멸되었음을 알 수 있으며, 시편 주변의 세포들도 같은 양상을 나타내었다.

[표 6. 세포 증식능]

	디스크 위에서의 증식율			디스크 주변에서의 증식율
	0일	3일	7일	0일	3일	7일
HAp	100%	108.5%	166%	100%	150%	316%
FDHAp	100%	63.8%	59.6%	100%	6.5%	4%
플레이트	100%	152%	349.5%	100%	152%	349.5%

[실험예 4. 주사전자현미경 관찰]

가) 주사전자현미경 관찰

살균된 유무기복합체 위에 1.2×10⁵ 개의 조골세포를 분주하고, 10^-7 M dexamethasone, 10^-2 M β-glycerophosphate, 50 ㎍/ml 아스코르브산(ascorbic acid)을 처리하면서 3일간과 3주간 각각 배양한 다음, 주사전자현미경으로 관찰한다. 먼저 배지를 제거하고 PBS로 2회 세정한 다음, 2.5% glutaraldehyde로 4시간 고정한다. 그리고 2% 타닌산(tannic acid)에서 1시간 반응시킨 후, 1% OsO₄ 에서 1시간 반응시킨 다음, 50%, 70%, 80%, 90%, 100% 알코올을 이용하여 탈수시킨다. 이것을 다시 iso-amylacetate로 치환시킨 다음, Pt-Pd로 코팅하여 주사전자현미경으로 관찰한다.

나) 주사전자현미경 관찰 결과

주사전자현미경에 의해 관찰된 결과는, 도 3에 도시된 바와 같이, 3일이 경과한 시점과, 3주가 경과한 시점에서 고배율과 저배율로 각각 HAp와 FDHAp를 촬영한 사진으로 도시되어 있다. 도 3의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, HAp와 FDHAp 시편 위에 분주되어 3일간 성장한 조골세포들은 시편 위에 낮은 밀도로 존재하고, 모두 원형으로 형성되며 표면에서 부착이 양호한 세포에서 관찰되는 세포질 돌기가 거의 관찰되지 않았다. 그러나, 도 3의 (c)와 (d)에 도시된 바와 같이, 3주간 HAp 시편위에서 배양된 조골세포들은 그물상으로 조밀하게 형성된 교원섬유에 의해 결합된 판상으로 중첩되어 조밀하게 분포되어 있고, 중심부는 원형으로 형성되고 표면에 다수의 돌기를 보이는 기질을 분비하는 조골세포의 양상을 나타낸다. 이에 반해, FDHAp 시편에서 관찰되는 조골세포는 3일째의 관찰양상과 별다른 차이 없이 돌기가 없는 상태로 관찰된다. 이는 HAp 시편의 경우에는 세포부착성은 비교적 양호하지 못하나 세포의 증식과 직접적인 골기질을 형성하는 적절한 기질로서의 역할을 수행할 수 있는데 반해, FDHAp 시편의 경우에는 골기질을 형성하는 적절한 기질로는 부적합함을 알 수 있다.

[표 7. 주사 현미경 관찰 결과]

	배양 3일 째	배양 3주 째	골 형성 기질 적합성
HAp	조골세포들은 시편 위에 낮은 밀도로 존재하고, 모두 원형으로 형성되며, 세포질 돌기가 거의 관찰되지 않음	그물상으로 조밀하게 분포되어 있고, 중심부는 원형으로 형성 됨, 표면에 다수의 돌기를 보이는 기질을 분비하는 조골세포의 양상을 띰	골을 형성하는 기질로 적합함
FDHAp	상동	배양 3일 째와 유사함	골을 형성하는 기질로 부적합함

[실험예 5. Ag-HAp 골 충전재의 생체내 실험(in vivo)]

가) 생체내 실험

Ag-HAp 골 충전재의 생체적합성을 평가하기 위해 6주령의 Sprague-Dawley (스프라그-다우리)계 18마리의 수컷 흰쥐를 사용하여 생체내 실험을 수행한다. 먼저, 각 흰쥐의 하악골 좌우 구치부 하방에 치과용 드릴을 이용하여 직경 0.3 cm 크기 정도로 골을 결손시키고, 결손부위에 각각 실시예 1 내지 3의 Ag-HAp 골 충전재 각각 6마리에게 이식한다. 각 수술은 특별한 감염예방 조치없이 시행되며, 이는 은의 항균성을 확인해 보기 위함이다. 이렇게 이식이 완료되면, 각각 1, 2, 3주 후에 이식편을 취하여 10% 포르말린으로 고정한 다음, 10% 개미산으로 충분히 탈회하여, 통법에 의한 H&E 염색표본을 만들어 광학현미경으로 관찰한다.

나) 생체내 실험 결과

도 4는 Ag-HAp 골 충전재를 흰쥐에 이식한 후 1주, 2주, 3주 후에 X선 촬영한 사진이다. 1주일이 경과후에는 0.15%, 1.50%, 4.30% Ag-HAp 모두 희미하게 그 이식 흔적을 발견할 수 있다. 그러나, 시간이 경과하면서 특별한 염증소견이나 이물반응 없이 이식 흔적이 점차 희미해짐을 알 수 있다.

도 5 내지 도 7은 Ag-HAp 골 충전재이 이식된 하악골 치근단의 골 결손부위를 각각 1주, 2주, 3주 경과후 현미경으로 관찰한 사진이다. 도시된 바와 같이, 0,15%와 1,50% Ag-HAp 골 충전재를 이식한 경우에는 특별한 염증소견 및 이물반응 없이 이식 초기부터 Ag-HAp 골 충전재의 주위로 혈관이 풍부한 소성결합조직이 잘 형성됨을 알 수 있다. 1주가 경과한 시기에는 0.15%, 1.50%, 4.30% Ag-HAp 모두에서 신생골이 관찰되지 아니하나, 도 6에 도시된 바와 같이, 2주 경과 후에는 주위로부터 형성되어 성장된 신생골과 양호한 골성결합을 이루면서 효과적인 골성 회복을 나타낸다. 반면, 4.30% Ag-HAp 골 충전재를 이식한 경우에는 이식 초기인 이식후 1주째에 혈병의 흡수 지연과 더불어 미약한 염증 반응이 동반되면서 전반적인 골성 회복이 다소 지연되었다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 3주가 경과하면서 4.30% Ag-HAp 골 충전재가 이식된 경우에도 신생골이 관찰되기 시작한다.

[표 8. 생체 내 실험 결과]

	X선 촬영결과	현미경 관찰 결과	신생골 관찰 결과
실시예1	염증 이나 이물 반응 없음	염증 이나 이물반응 없이, 소성결합조직이 잘 형성됨	2주 경과 후 골성 회복이 관찰됨
실시예2	상동	상동	상동
실시예3	상동	상동	2주 경과 후혈병의 흡수지연, 미약한 염증 발생, 골성회복의 지연이 관찰됨, 3주 경과후 신생골이 관찰됨

[실험예 6. 경구 독성 실험(LD50)]

가) 경구 독성 실험

Ag-HAp 골 충전재의 항균성분에 대한 경구독성을 시험하기 위하여, 1.5% Ag-HAp 골 충전재를 흰쥐의 체중에 따라 아래의 식으로 투여량을 결정한 다음, 경구로 6마리의 흰쥐에 대하여 투입한다.

[수학식1]

투여량 = 해당 흰쥐 체중(kg) ×10,000mg/kg

나) 경구 독성 실험 결과

6마리 흰쥐에 1.50% Ag-HAp 골 충전재를 투여한 결과, 특별한 장애가 관찰된 사례가 없어 10,000mg/kg에 대하여 경구독성을 나타내지 않음을 확인할 수 있다.

이와 같이, 상술한 실시예들에서 수산화아파타이트에 이온 교환을 통해 은을 함유시켜 제조한 0.15%, 1.50%, 4.30% Ag-HAp 골 충전재를 생체내와 생체외에서 각각 골 충전재로 사용이 가능한지 실험한 결과에 따르면, 한천중층법에 의한 세포독성 실험에서 0.15% Ag-HAp 골 충전재는 반응지수 1로서 세포독성이 미약하였으나, 1.50% 및 4.30% Ag-HAp 골 충전재는 반응지수 2로서 중등도의 세포독성을 갖는 것으로 나타났다. 그러나, 세포독성 실험에서와는 달리, 하악골에 이식된 1.50% Ag-HAp 골 충전재는 0.15% Ag-HAp 골 충전재와 같이 양호한 골성회복을 나타내고 있다. 반면, 4.30% Ag-HAp 골 충전재는 골성 회복 지연을 초래하였으나, 뚜렷한 조직의 괴사는 발견되지 아니하였다. 이에 따라, 1.50% Ag-HAp 를 양호한 항균성을 지닌 골 충전재로 사용할 수 있다는 결론을 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예들에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 은이 함유된 Ag-HAp 를 골 충전재로 사용함으로써, 항균성 물질인 은에 의해 세균유입을 차단할 수 있으며, 이에 따라, 수술시 항생제 사용을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 HAp와 FDHAp 시편에 대한 조골세포의 부착성 평가 그래프,

도 2는 HAp와 FDHAp 시편에 의한 조골세포의 증식 양상을 나타낸 그래프,

도 3a와 3b는 3일 배양한 조골세포의 부착 증식 양상을 주사전자현미경으로 각각 저배율과 고배율로 촬영한 사진,

도 3c와 3d는 3주 배양한 조골세포의 부착 증식 양상을 주사전자현미경으로 각각 저배율과 고배율로 촬영한 사진,

도 4는 Ag-HAp 골 충전재를 흰쥐에 이식한 후 1주, 2주, 3주 후에 X선 촬영한 사진,

도 5 내지 도 7은 Ag-HAp 골 충전재가 이식된 하악골 치근단의 골 결손부위를 각각 1주, 2주, 3주 경과후 현미경으로 관찰한 사진이다.

Claims

손상된 골 조직이나 골 결손 영역에 충진되어 골성을 회복시키기 위한 의료용 골 충전재에 있어서,

항균성 이온이 함유된 수산화아파타이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 골 충전재.
제 1 항에 있어서,

상기 항균성 이온은 은(Ag⁺) 이온인 것을 특징으로 하는 의료용 골 충전재.
제 1 항에 있어서,

상기 항균성 이온이 함유된 수산화아파타이트는 기화 또는 승화에 의해 건조된 수산화아파타이트의 Ca²⁺ 이온을 Ag⁺ 이온으로 치환시킨 것임을 특징으로 하는 의료용 골 충전재.
제 2 항에 있어서,

상기 은이온의 함량은 상기 은이온이 함유된 수산화아파타이트의 0.1~2.0중량% 임을 특징으로 하는 의료용 골 충전재.