KR20110050308A

KR20110050308A - ４―헥실레조르시놀（ｈｅｘｙｌｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ）을 포함하는 치과용 골 이식재 및 이를 이용한 임플란트 코팅

Info

Publication number: KR20110050308A
Application number: KR1020090107231A
Authority: KR
Inventors: 김성곤; 채창훈; 최제용; 백동헌; 박동수; 한병동; 뮬유킨 안드레이
Original assignee: 이용찬
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2011-05-13
Also published as: WO2011056013A2; WO2011056013A3; KR101178939B1

Abstract

본 발명은 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 포함하는 치과용 골 이식재및 상기 골 이식재를 표면 처리한 임플란트에 관한 것이다. 본 발명에서 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 첨가물로 이용함으로써, 종래 치과용 임플란트에 비해서, 항균성 및 조골세포에서의 알칼리성 인산분해효소의 활성의 증가되었고, 이식재 및 임플란트 표면에 조골세포의 부착력 및 부착속도의 증가, 및 뼈와의 접착을 유의성 있게 개선시켰다.

헥실레조르시놀, 골 이식재, 임플란트, 수산화인회석

Description

４―헥실레조르시놀（ｈｅｘｙｌｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ）을 포함하는 치과용 골 이식재 및 이를 이용한 임플란트 코팅{Dental Bone Graft Comprising 4-Hexylresorcinol and Implant Coating with the Same}

본 발명은 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 포함하는 치과용 골 이식재및 치과용 골 이식재를 표면 처리한 임플란트에 관한 것이다.

치아의 상실을 회복시키기 위한 치료법으로 가장 먼저 고려되는 치료는 임플란트를 이용하는 것이다. 임플란트의 성공에 영향을 미치는 인자는 다른 뼈 이식술의 성공에 영향을 미치는 인자들과 유사한데, 환자의 조건, 사용한 재료의 특성, 시술자의 기술에 의하여 영향을 받게 된다. 성공률에 영향을 미치는 환자의 조건으로는 환자의 연령, 전신 질환 유무, 환자의 습관 또는 잔존 치조골의 높이나 골질 등이 있다.^1,2,3 재료 인자로는 재료의 직경, 길이, 형태 및 표면 처리와 같은 요소가 성공률에 영향을 미치게 된다.⁴ 시술자의 기술도 시술의 성공에 영향을 미치는 중요한 인자이다.⁵ 따라서 치과용 임플란트의 성공률을 높이기 위한 다양한 기술들이 개발되어왔다. 비록 환자의 신체적 조건이 임플란트 시술에 이상적인 조건을 제공하여 주지 못한다고 하여도 임플란트의 성공률을 재료를 중심으로 한 기술의 발전을 통하여 획기적으로 개선할 수 있다.

임플란트 표면은 뼈와 접촉하고 있는 주된 부위이다. 뼈와 임플란트 사이의 긴밀한 접합이 성공적인 임플란트를 위한 전제 조건이다. 그러므로 임플란트 표면을 혁신적으로 개선하여 조골 세포의 부착과 증식을 돕게 되면 임플란트와 주변의 뼈 사이의 긴밀한 접합이 빠르게 일어날 수 있게 된다. 수산화 인회석 (hydroxyapatite, HA)은 뼈를 구성하는 주성분으로서 단독으로도 이식재로 사용되며 임플란트의 표면 처리를 위하여도 많이 사용된다.⁹ 수산화 인회석에 의하여 코팅된 임플란트의 성공율에 대한 보고는 많이 나와있다.^10,11 비록 양호한 성공률을 보인 논문들이 대다수를 차지하고 있지만 이식재로서 수산화 인회석의 사용에 대한 우려와 마찬가지로 치과용 임플란트의 코팅 재료로서 수산화 인회석에 대한 유사한 우려가 있다. 첫번째 문제는 코팅재료로서 수산화 인회석에 대한 염려인데 고온으로 수산화 인회석을 용해시킨 다음에 금속 표면에 입히게 되면 냉각되는 과정에서 금속재료와 수산화인회석 재료의 열팽창 계수의 차이로 인하여 계면이 벌어지게 되는 부분이 발생할 것이라는 점이다.¹² 이러한 균열은 물리적인 약점으로 작용하여 치과용 임플란트를 뼈에 식립하는 과정에서 마찰에 의하여 탈락되는 문제를 야기할 것이다. 이러한 문제는 수산화 인회석을 상온에서 코팅하는 방법을 통하여 극복하게 되었다.^13,14

두 번째 문제는 수산화 인회석이 고도 친수성 재료인데 이러한 특징과 거친 표면이 상승작용을 하여 미생물의 부착에 이상적인 조건을 제공할 것이라는 점이다. 실험적으로 다양한 종류의 박테리아가 수산화 인회석 표면에 쉽게 부착한다.^15,16안과 분양에서 나온 논문 결과에 의하면 다공성 수산화 인회석 이식재의 실패가 많은 경우는 박테리아 감염에 의한 것으로 보고되고 있다.^17-19이는 수산화 인회석 이식재료 뿐 아니라 수산화 인회석에 의하여 코팅된 임플란트의 경우에서도 마찬가지이다.²⁰

수산화 인회석은 뼈의 형성을 유도하는 등의 많은 장점을 가지고 있으므로 수산화 인회석에 혼합할 수 있는 기능성 첨가물을 발명한다면 기존의 수산화 인회석의 장점과 함께 보다 이상적인 이식재료 혹은 코팅재료로서 활용될 수 있을 것이다. 이러한 시도는 과거에도 이루어져 왔는데, 대표적인 시도는 항생제를 함유한 수산화 인회석 이식재 혹은 코팅재를 만드는 것이다. 하지만 많은 경우 항생제를 포함한 임플란트 코팅의 경우 조골세포의 작용을 억제하거나 조골세포에 대한 독성을 일으켜서 임플란트와 골 사이의 유착을 방해하는 경우가 있었다. 따라서 항균작용을 가지면서 수산화 인회석의 단독 사용의 경우보다 조골 세포 부착을 증가시키고 임플란트 표면 재료에 첨가될 경우 빠른 판상골의 형성을 유도할 수 있다면 임플란트 표면 코팅 재료로서 유용할 것이다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있 다. 인용된 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 종래 치과용 골 이식재에 혼합하여 이용할 수 있는 기능성 첨가물을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 4-헥실레조르시놀이 첨가된 골 이식재 또는 상기 골 이식재를 표면 처리한 임플란트를 제조함으로써, 종래 치과용 골 이식재 및 임플란트에 비해서, 항균성 및 조골세포에서의 알칼리성 인산분해효소의 활성의 증가, 이식재 및 임플란트 표면에 조골세포의 부착력 및 부착속도의 증가, 및 뼈와의 접착을 유의성 있게 개선시킴을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 치과용 골 이식재를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 치과용 골 이식재를 표면 처리한 임플란트를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 포함하는 치과용 골 이식재를 제공한다.

본 발명자들은 종래 치과용 골 이식재에 혼합하여 이용할 수 있는 기능성 첨 가물을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 4-헥실레조르시놀이 첨가된 골 이식재 또는 상기 골 이식재를 표면 처리한 임플란트를 제조함으로써, 종래 치과용 골 이식재 및 임플란트에 비해서, 항균성 및 조골세포에서의 알칼리성 인산분해효소의 활성의 증가, 이식재 및 임플란트 표면에 조골세포의 부착력 및 부착속도의 증가, 및 뼈와의 접착을 유의성 있게 개선시킴을 확인하였다.

본 명세서에서 사용된 용어“치과용 골 이식재”는 다양한 치과 질환에 의해 뼈 조직의 결손부가 생긴 경우, 이를 대체하여 뼈 조직 내의 공간을 충진시키고 신생골의 형성을 촉진시키기 위하여 사용하는 이식재를 의미한다.

또한, 용어“임플란트(implant)”는 상실된 자연치아의 대체물 자체를 의미하거나 또는 나사 형상의 임플란트 매식체(fixture)를 치조골에 체결하여 일정 기간동안 뼈와 융합하도록 한 후 그 위에 교각치(abutment)와 인공치아인 치관(crown)등의 보철물을 고정시킴으로써 치아의 본래 기능을 회복시켜주는 치과시술을 의미하나, 본 명세서에서는 상실된 자연치아의 대체물 자체를 의미한다.

본 발명의 치과용 골 이식재에 첨가물로서 포함되는 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)의 IUPAC 명은 4-헥실벤젠-1,3-디올(4-hexylbenzene-1,3-diol)이고 다음 화학식 1을 가지는 화합물로서, 종래 장염의 치료 목적으로 올리브유에 타서 복용하거나 최근에는 바다새우의 탈색을 막을 목적으로 첨가되기도 하였으나, 인체 내 이식되는 치과용 골 이식재 또는 치과용 임플란트 코팅재료의 첨가물로 사 용된 바 없다.

화학식 1

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 4-헥실레조르시놀은 치과용 골 이식재의 총 중량을 기준으로 0.01-10 중량%로 포함되고, 보다 바람직하게는 0.1-5 중량%, 가장 바람직하게는 0.1-2 중량%로 포함된다. 4-헥실레조르시놀의 중량이 0.01 중량% 미만일 때는 항균 효과를 기대하기가 어렵고, 10 중량%를 초과하는 경우에는 함량의 증가에 따른 효과의 증가가 매우 미약한 반면에 제형상의 안정성이 확보되지 않아 임플란트 표면에 코팅이 잘되지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 골 이식재는 수산화인회석(hydroxyapatite), 모노칼슘인산, 트리칼슘인산 및 실리카로 구성된 군으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 수산화인회석(hydroxyapatite) 또는 트리칼슘인산이며, 가장 바람직하게는 수산화인회석(hydroxyapatite)이다.

특히, 수산화인회석은 사람의 뼈 및 치아의 에나멜질과 동일한 성분으로 치아의 에나멜질의 결손부분에 대한 수복에 큰 효과가 있으며, 이 수복효과로 인해 치아의 원래 빛깔을 회복시켜주기 때문에 최근 치아 미백제로도 각광을 받고 있다.

본 발명의 치과용 골 이식재는 압착, 압축, 가압접촉, 패킹, 압박, 굳힘 등의 방법을 사용하여, 퍼티, 페이스트, 주형 가능한 스트립, 블록, 칩 등의 형태로 성형하여 사용할 수 있고, 화학적 첨가물을 이용하여 겔, 분말, 페이스트, 정제, 펠렛 등의 형태로 제형 하여 사용할 수 있으며, 분말 형태 그대로 사용하는 것도 가능하다.

상기와 같이 골 이식재를 제형하여 사용할 경우에는 생물학적 활성물질을 첨가하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 생물학적 활성물질로 골 성장을 촉진하는 성장인자, 골 조직 형성 증진을 유도하는 펩타이드와 단백질, 피브린, 골 형태 형성인자, 골 성장제, 화학요법제, 항생제, 진통제, 비스포스포네이트, 스트론툼염, 불소염, 마그네슘염 및 나트륨염 등을 사용할 수 있다.

상기 성장인자로는 BMP(bone morphogenic protein), PDGF(Platelet-derived growth factor), TGF-beta(Transgenic growth factor), IGF-I(Insulin-like growth factor), IGF-II, FGF(Fibroblast growth factor) 및 BGDF-II(beta-2-microglobulin) 등을 사용할 수 있다.

상기 골 조직 형성 증진 펩타이드와 단백질로는 RGD 시퀀스를 포함하는 각종 펩타이드와 콜라겐 및 피브로노젠과 같은 각종 단백질 등을 사용할 수 있다.

상기 골 형태 형성인자로는 오스테오칼신(osteocalcin), 본사이알로프로테 인(bonesialo protein), 오스테오제닌(osteogenin), BMP 등을 사용할 수 있다.

상기 골 성장제는 인체에 무해하고 골 성장을 촉진하는 물질이라면 제한 없이 사용이 가능하며, 골 형성을 증진시키는 핵산, 골 형성을 억제하는 물질의 길항제 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 치과용 골 이식재를 표면 처리한 임플란트를 제공한다.

본 발명의 상술한 치과용 골 이식재를 임플란트 표면에 처리하는 경우에는 치과용 골 이식재를 다양한 제형, 예컨대 겔, 분말, 페이스트, 정제, 펠렛 등의 형태로 제형하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분말 형태로 이용한다.

본 명세서에서 사용된 용어“표면 처리”는 임플란트의 표면을 개선시키기 위해서 당업계에 공지된 다양한 코팅 처리를 의미한다.

본 발명의 치과용 골 이식재를 임플란트 표면에 박막형태로 코팅하는 것으로서, 공지의 물리적, 화학적 박막증착법에 의해 코팅되며, 바람직하게는 펄스레이저증착법(PLD), 스파터링증착법(sputtering), 화학기상증착법(CVD), 딥코팅법(dip coating), 도금법(plating), 3차원 플라즈마건증착법(3D plasma gun deposition) 중에 하나의 방법에 의해 코팅된다. 상기 펄스레이저증착법(PLD), 스파터링증착법(sputtering), 화학기상증착법(CVD), 도금법(plating) 및 3차원 플라즈마건증착법(3D plasma gun deposition)에 의할 때는 임플란트를 회전시키거나 레이저, 스파터링건, 도가니 또는 플라즈마건을 회전시키면서 외주면에 고르게 코팅되도록 하 며, 딥코팅법에 의할 때는 임플란트를 소정 용액에 담금으로써 코팅이 이루어지도록 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 임플란트는 당업계에 공지된 다양한 재질의 임플란트를 포함하고, 보다 바람직하게는 티타늄 또는 티타늄 합금을 이용한다. 티타늄 합금으로는 Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb 또는 Ti-13Nb-13Zr이다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명은 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 포함하는 치과용 골 이식재 및 상기 치과용 골 이식재를 표면 처리한 임플란트를 제공한다.

(b) 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 첨가물로 이용함으로써, 종래 치과용 임플란트에 비해서, 항균성 및 조골세포에서의 알칼리성 인산분해효소의 활성의 증가되었다.

(c) 또한, 이식재 및 임플란트 표면에 조골세포의 부착력 및 부착속도의 증가, 및 뼈와의 접착을 유의성 있게 개선시켰다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%“는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.

실험 재료 및 방법

세포 배양 및 알칼리성 인산분해효소( alkaline phosphatase ) 활성 측정법

MG63 세포(ATCC, Manassas, VA, U.S.A.; 골아세포(osteoblast like cell))를 이용하여 In vitro 시험을 실시하였다. 10% 우태아 혈청(PAA, 캐나다)이 보충되고, 1% 페니실린/스트렙토마이신(100X)을 포함하는, DMEM(Dulbecco Modified Eagle’s Medium)-고포도당(PAA Laboratories, Pasching, Austria)에서 80%의 컨플루언스까지 상기 세포를 증식하고, 5% CO₂ 및 99% 습도하의 37℃에서 보관하였다. 배지를 하루에 세 번 교환하였다. 상업적으로 구입하여 이용 가능한 비색정량분석법(colorimetric assay)(Anaspec, Fremont, CA, U.S.A.)으로 결정된 파쇄물(lysate)의 단백질 농도를 측정하였다. 알칼리성 인산분해효소(alkaline phosphatase)의 활성은 알칼리성 인산분해효소 측정 키트(Sigma, St. Louis, MO, U.S.A.)를 이용하여 측정하였는데 이는 37℃ 및 pH 10.2에서 효소의 활성에 따라 p-니트리페닐포스페이트에서 p-니트로페놀로의 변환되는 정도를 흡광도를 측정하여 평가하였다.

항균성 시험법

A. 티타늄 플레이트 코팅

CP(commercially pure) 티타늄 디스크를 실온에서 수산화인회석(hydroxyapatite)에 0.3%의 4-헥실 레조르시놀(hexyl resorcinol)(Sigma, USA)을 혼합한 재료로 코팅하거나, 수산화인회석(hydroxyapatite)에 0.3%의 젠타마이신(gentamicin)(Kookje Inc., 서울, 대한민국)을 혼합한 재료를 코팅하거나 수산화인회석(hydroxyapatite) 단독으로 코팅하였다. 코팅 과정은 코팅하고자 하는 금속 표면으로 실온의 진공 상태에서 미세한 분말을 분사하여 표면에 흡착시키는 방법을 사용하였다.²¹

B. 박테리아

두 개의 치주 병균(포르피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis, ATCC 49417 및 프리보텔라 인터미디어(Prevotella intermedia, ATCC 25611)를 KCTC(Korean Collection for Type Cultures, 대전, 대한민국)으로부터 구입하였다. 그리고 스타필로코커스 오래우스(Staphylococcus aureus, ATCC 25923)를 ATCC(American Type Culture Collection; Manassas, VA, U.S.A.)로부터 구입하였다. 상기 포르피로모나스 진지발리스 및 프리보텔라 인터미디어를 혐기성 조건하 에서 1.0 μg/ml의 Vit K1 및 5 μg/ml의 헤민(Hemin)을 포함하는 혐기성 뇌심침출액체배지(Brain Heart Infusion broth)로 배양하였다. 그리고 스타필로코커스 오래우스를 호기성 조건하의 한천배지(nutrient agar)상에서 배양하였다.

C. 항균 활성의 스크리닝

각각의 박테리아를 배양하고 450 nm에서의 0.5 흡광도에서 멸균 배지로 희석하였다. 포르피로모나스 진지발리스 및 프리보텔라 인터미디어를 위해 5% 양 혈액(sheep blood), 1.0 μg/ml Vit K1 및 5 μg/ml 헤민이 보충된 한천 평판 배지(blood agar plate) 상에, 200 ㎕의 박테리아 용액을 분산시켰다. 스타필로코커스 오래우스를 동일한 방식으로 뮬러 힌톤 아가(Mller hinton agar) 배지 상에 분포시켰다. 항균 작용은 두 가지 방식으로 조사하였는데 하나는 디스크 확산법으로 항균제 테스트용 종이 디스크를 0.1 μg/ml에서 10 mg/ml까지의 4-헥실 레조르시놀(4-hexyl resorcinol)이 함유된 용액에 적신 후에 건조시킨 다음에 박테리아를 배양한 배지에 적용하는 방법으로 양성 대조군은 30 μg의 밴코마이신(일양약품, 용인, 대한민국)이 함유된 종이 디스크를 사용하였다. 두 번째 방법은 코팅된 디스크에서 항균제가 유리되어서 박테리아 증식의 억제에 도움이 되는 지를 알아보기 위하여 나노-실버 코팅 디스크, HA-코팅 디스크, Ti-디스크, 및 0.05, 0.1 및 0.3 %의 4-헥실레조르시놀로 코팅된 세 개의 티타늄 디스크를 각 플레이트 표면 위에 올려놓았다. 상기 플레이트를 2 일 동안 37℃의 혐기성 조건하에서 반응시켰다. 스타필로코커스 오래우스의 경우에, 플레이트를 1 일 동안 37℃ 호기성 조 건하에서 반응시켰다. 두 가지 실험 모두에서 최대 억제환(inhibition zone) 지름을 측정하였다.

전자현미경 사진 촬영법

동물시험

동물 및 실험재료

평균 체중이 2.7 kg(2.5 내지 3.0 kg)인 10 마리의 4-월령 뉴질랜드 가토를 본 발명의 실험에 이용하였다. 본 발명의 실험은 바이오벤처 배양 센터의 동물실험윤리위원회(국립 한밭대학교, 대전, 대한민국)(No. 2009-NCT-006)의 승인을 받았다.

수술 방법

0.4 ml의 케타민(ketamine)(100 mg/ml)(케타라(Ketara); 유한, 서울, 대한민국) 및 0.3 ml의 크실라진(xylazine)(10 mg/kg 체중; Rompun; 바이엘 코리아, 서울, 대한민국)의 조합의 근육 주사를 통해 전신 마취(general anesthesia)를 유도하였다. 경골부위(tibia area)를 면도하고 포비딘-이오딘(povidine-iodine)으로 소독하였다. 그런 다음, 골막(periosteum)에 절개부위를 형성하였다. 날카로운 골막하 박리(subperiosteal dissection)를 시행하여 경골부위를 노출시켰다. 한 마리에 두 개의 임플란트(직경: 3.0 mm, 길이: 10.0 mm: MSP30103R, 오스템, 서울, 대한민국)를 식립하였는데 하나는 수산화인회석으로 코팅된 임플란트였고 다른 하 나는 0.3%의 4-헥실레조르시놀이 첨가된 수산화인회석으로 코팅된 임플란트였다. 임플란트를 경골 부위에 식립하기 전에 10⁴ pfu 농도의 임플란트 주위염 원인균주인 악티노바실러스 악티노마이셋템코미탄스²²(Actinobacillus Actinomycetemcomitans: ATCC, U.S.A.)에 10분간 노출을 시켰다. 이후 두 개의 임플란트를 5 mm 간격으로 식립하였다. 그 다음 골막(periosteum) 및 피부는 3-0 실크로 층 내를 메웠다. 수술 후에 3 일 동안 하루에 3 번 가토에 젠타마이신(gentamicin) 1 mg/kg(Kookje Inc., 서울, 대한민국)을 근육 내 주입을 하였다. 각 가토는 개별적으로 가두고, 사료 및 물을 공급하였다. 8 주차에 열 마리의 가토를 희생시켰다. 다섯 마리의 가토로부터 열 개의 임플란트를 제거 토크(removal torque) 측정을 위해 이용하였다. 디지털 토크측정기(torquimeter)(D-1700, Emobile Tech, 서울 대한민국)를 이용하여 임플란트의 제거에 걸리는 최대 토크를 측정하였다. 다섯 마리의 가토에 열 개의 임플란트를 10% 포르말린으로 고정하고 조직형태학적 평가를 실시하였다.

조직형태학적 평가

샘플 제조는 종래 문헌에 기재된 과정으로 실시하였다.²³ 상기 샘플을 7 일 동안 빌라누에바(villanueva) 골 염색 용액(#16280, Polysciences Inc., Warrington, PA, U.S.A.)에서 염색하였다. 탈수 과정 이후에, 샘플을 메탈크릴산 메틸(methylmethacylate) 수지(Polysciences Inc., Warrington, PA, U.S.A.)에 매 몰하였다. 그 다음 저 속도 다이아몬드 휠 쏘우를 이용하여 절편을 상기 임플란트의 장축을 따라 절단하였다. 마지막으로, 상기 절편을 30 μm의 두께로 그라인딩하였다. 그리고 디지털 카메라(DP-20; 올림푸스, 도쿄, 일본)를 이용하여 상기 절편의 디지털 이미지를 촬영하였다.

통계적 분석

대응 t-검정(paired t-test)을 상기 동물 샘플의 비교하기 위하여 이용하였다. 통계학적 유의성 있는 레벨은 P < 0.05로 설정하였다.

실험결과

알칼리성 인산분해효소( alkaline phosphatase ) 활성 측정 결과

도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, MG-63을 각각의 디스크에 올려서 72시간을 키운 다음에 알칼리성 인산분해효소의 활성 정도를 조사한 결과, 디스크 없이 키운 경우의 상대적인 활성도를 1로 두었을 때, 아무 것도 코팅되지 않은 티타늄 디스크의 경우 약 3.5%의 활성 증가를 보였고, 수산화인회석에 젠타마이신을 0.3% 혼합한 경우(HA+GM) 약 2.7% 가량 활성 감소를 보였다. 이에 비하여 수산화인회석에 0.3%의 4-헥실레조르시놀을 혼합한 경우(HA+HR)에는 17.1%의 활성 증가를 보임을 확인할 수 있었다. 이는 HA+GM에 비하여 통계적으로 유의할 만큼 높은 수준이다(P < 0.001).

또한, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, MG-63을 디스크 없이 배양한 접시에 4-헥실레조르시놀만 가하고 알칼리성 인산분해효소의 활성 정도를 조사한 결과, 20 μg/ml까지 지속적으로 투여량에 비례하여 알칼리성 인산분해효소의 활성이 증가되는 것을 관찰할 수 있었다.

항균력 시험 결과

도 3은 항균제 테스트용 디스크에 테스트하고자 하는 항균제를 적신 후에 박테리아 배지에 적용한 결과이다. 4-헥실레조르시놀의 악티노바실러스 악티노마이셋템코미탄스에 대한 항균력을 시험한 결과, 0.1과 1 μg에서는 억제환을 거의 관찰할 수 없었으나 10 μg에서 10 mg 까지는 뚜렷한 억제환을 관찰할 수 있었고, 100 μg부터는 30 μg 밴코마이신(vancomycin)보다 더욱 강력한 항균작용을 보였다. 한편, 좌상단의 C라고 표시한 디스크는 대조군으로 사용된 30 μg 밴코마이신을 함유한 디스크를 나타낸다. 프리보텔라 인터미디어에 대한 시험에서도 거의 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 프리보텔라 인터미디어의 시험에 사용된 디스크의 위치도 앞의 악티노바실러스 악티노마이셋템코미탄스에 대한 항균력 시험에 사용된 디스크 위치와 동일하다.

일반적으로 항균제를 포함한 수산화인회석의 경우 표면에서 항균제가 어느 정도 방출되는 지가 항균력을 결정하는 중요한 요소가 될 것이다. 따라서 0.3% 정도의 적은 양을 함유하는 경우 표면에서 방출되는 범위는 제한적이다. 도 4는 4-헥실 레조르시놀을 함유한 수산화 인회석(HA)으로 티타늄 면을 코팅하고 포르피 로모나스 진지발리스, 프리보텔라 인터미디어 및 스타필로코커스 오래우스에 대한에 대한 항균력을 분석한 사진이다. 좌측 상단부터 시계 방향으로 0.05% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크, 아무런 코팅이 되지 않은 티타늄 디스크, HA 코팅 디스크, 0.3%의 은 나노입자를 함유한 HA 코팅 디스크, 0.3% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크, 0.1% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크이다. 세 가지 균주에 모두 transparent zone을 보이는 디스크는 0.3% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크가 유일하다.

디스크에 세포의 부착 결과

도 5에서 확인 할 수 있듯이, MG-63 세포를 수산화인회석(HA)으로 단독 코팅된 디스크과 수산화인회석(HA)에 0.3% 4-헥실 레조르시놀을 함유한 디스크에 넣고 4시간 경과 후에 주사전자 현미경으로 촬영한 결과, 수산화 인회석(HA)만으로 단독 코팅된 티타늄 금속면에는 세포 부착이 거의 관찰되지 않았으나 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA로 코팅된 티타늄 금속면에는 다수의 세포 부착을 관찰할 수 있었다.

또한, 도 6은 MG-63 세포를 수산화인회석(HA)으로 단독 코팅된 디스크와 수산화인회석(HA)에 0.3% 4-헥실 레조르시놀을 함유한 디스크에 넣고 24시간 경과 후에 주사전자 현미경으로 촬영한 사진으로서, 그 결과 세포밀도가 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA쪽이 수산화인회석(HA)을 단독으로 사용한 경우에 비하여 높았다.

헥실레조르시놀이 10%를 초과하는 경우에는 수산화 인회석과 혼합 시에 티타 늄 금속면에 코팅이 잘 되지 않았고 0.01% 미만인 경우에는 항균력을 거의 기대할 수 없었다.

제거 토크( removal torque ) 값 측정 결과

도 7에서 확인 할 수 있듯이, 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA로 코팅한 임플란트와 수산화인회석(HA)을 단독 코팅한 임플란트를 동일한 가토의 장골에 균에 오염된 상태에서 5 mm 간격으로 나란히 식립하고 8주 경과된 상태에서 임플란트 제거를 위한 토크 값을 측정한 결과, 수산화 인회석의 경우 37.67± 8.23 N.cm이 측정되었고 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA로 코팅한 임플란트의 경우 65.67 ± 1.99 N.cm이 측정되었다. 따라서 균에 오염된 임플란트에서 4-헥실레조르시놀을 함유한 경우 통계적으로 유의할 정도로 제거 토크 값이 증가되었다(P < 0.001). 이는 균에 오염된 상태에서는 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA로 코팅한 임플란트가 수산화인회석(HA)을 단독 코팅한 임플란트에 비하여 골유착을 획기적으로 증가시킴을 의미한다.

조직형태학적 평가 결과

도 8에서 확인할 수 있듯이, 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA로 코팅한 임플란트와 수산화인회석(HA)을 단독 코팅한 임플란트를 동일한 가토의 장골에 균에 오염된 상태에서 5 mm 간격으로 나란히 식립하고 8주 경과된 상태에서 조직소견을 관찰하면, 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA의 경우 HA만 코팅한 경우에 비하여 판상골의 형성이 광범위하게 관찰되었다.

따라서, 4-헥실레조르시놀의 첨가는 수산화인회석 이식물의 항균성을 증가시키고 조골세포에서 알칼리성 인산분해효소의 활성을 증가시키며, 조골세포가 이식재 표면에 빠르게 부착을 할 수 있도록 도우며, 감염 상황에서 임플란트와 뼈와의 접착을 유의하게 증가시키는 특징을 보여주었다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

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도 1은 MG-63 세포를 디스크에 올려서 72시간을 키운 다음에 알칼리성 인산분해효소(alkaline phosphatase)의 활성 정도를 보여주는 그래프이다. HA는 수산화인회석(hydroxyapatite), HR은 4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol) 및 GM은 젠타마이신(gentamicin)을 나타낸다.

도 2는 MG-63 세포에 4-헥실레조르시놀을 단독으로 투여하는 경우 알칼리성 인산분해효소의 활성 정도를 보여주는 그래프이다.

도 3의 좌측 사진은 4-헥실레조르시놀의 악티노바실러스 악티노마이셋템코미탄스에 대한 항균력을 보여주는 사진이고 우측은 프리보텔라 인터미디어에 대한 항균력을 보여주는 사진이다. 좌측 그림에 디스크 상에 표시된 수치는 디스크에 포함된 4-헥실레조르시놀의 함량을 의미하며 C로 표시된 디스크는 대조군으로 사용된 밴코마이신이 함유된 디스크이다.

도 4는 4-헥실 레조르시놀을 함유한 수산화 인회석(HA)으로 티타늄 면을 코팅하고 포르피로모나스 진지발리스, 프리보텔라 인터미디어 및 스타필로코커스 오래우스에 대한에 대한 항균력을 분석한 사진이다. 좌측 상단부터 시계 방향으로 0.05% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크, 아무런 코팅이 되지 않은 티타늄 디스크, HA 코팅 디스크, 0.3%의 은 나노입자를 함유한 HA 코팅 디스크, 0.3% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크, 0.1% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크이다. 세가지 균주에 모두 transparent zone을 보이는 디스크는 0.3% 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA 코팅 디스크가 유일하다.

도 5는 MG-63 세포를 디스크에 넣고 4시간 경과 후에 주사전자 현미경으로 촬영한 사진을 보여준다. 오른쪽 사진은 수산화 인회석(HA)만으로 단독 코팅된 티타늄 금속면에 세포 부착 결과를 보여주고, 왼쪽 사진은 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA로 코팅된 티타늄 금속면에 세포 부착 결과를 보여준다.

도 6은 MG-63 세포를 디스크에 넣고 24시간 경과 후에 주사전자 현미경으로 촬영한 사진을 보여준다. 오른쪽 사진은 수산화 인회석(HA)만으로 단독 코팅된 티타늄 금속면의 세포 밀도를 보여주고, 왼쪽 사진은 4-헥실레조르시놀을 함유한 HA로 코팅된 티타늄 금속면의 세포 밀도를 보여준다.

도 7은 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA로 코팅한 임플란트와 수산화인회석(HA)을 단독 코팅한 임플란트를 가토의 장골에 균에 오염된 상태에서 식립한 다음 임플란트의 제거 토크 값을 보여주는 그래프이다.

도 8은 0.3% 4-헥실레조르시놀+HA로 코팅한 임플란트와 수산화인회석(HA)을 단독 코팅한 임플란트를 가토의 장골에 균에 오염된 상태에서 식립하고 조직소견을 관찰한 결과를 보여주는 사진이다.

Claims

4-헥실레조르시놀(hexylresorcinol)을 포함하는 치과용 골 이식재.
제 1 항에 있어서, 상기 4-헥실레조르시놀은 치과용 골 이식재의 총 중량을 기준으로 0.01-10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 치과용 골 이식재.
제 1 항에 있어서, 상기 골 이식재는 주재로서 수산화인회석(hydroxyapatite), 모노칼슘인산, 트리칼슘인산 및 실리카로 구성된 군으로부터 선택되는 주재를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 골 이식재.
상기 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 치과용 골 이식재를 표면 처리한 임플란트.