KR20120100660A - 골이식 대체재의 그 제조방법 - Google Patents

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KR20120100660A
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Abstract

본 발명은 세척된 치아를 분말로 분쇄하여 치아분말을 제조하는 치아의 분쇄단계; 상기 치아분말을 수분 및 지방질, 무기질 중 적어도 하나를 제거하며 상기 치아분말을 건조하거나 에틸알콜을 이용하여 상기 치아분말의 수분을 제거하고 유기용매를 이용하여 상기 치아분말로부터 지방을 제거하고 니트릭 엑시드 솔루션이나 염산, 초산, 황산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산)으로 구성된 그룹으로 선택된 하나 또는 하나 이상을 이용하여 무기질을 제거하는 불순물 제거단계; 및 상기 불순물 제거단계 이후 상기 치아분말로부터 추가로 지방 제거 및 세척을 시행하거나 상기 치아분말을 동결건조하거나 멸균하는 후처리 단계를 포함하는 골이식 대체제의 제조방법 및 그 골이식 대체제를 제공한다.

Description

골이식 대체재의 그 제조방법{mothod for fabricating bone power and bone power thereof}
본 발명은 골이식 대체재의 제조방법 및 그 골이식 대체제에 관한 것이다.
의학의 발달, 섭생의 조정 등은 인간의 수명을 지속적으로 증가시켜 왔다. 인구의 고령화는 지속적인 의료용구 수요를 불어오고 이와 관련된 시작 규모도 급속히 증가하고 있다. 정형외과, 성형외과 및 치과용 임플란트의 개념도 초기에는 인체 내에서 생체 불활성의 특성이 요구되었지만 현재는 표면에서 세포를 적극적으로 유도하고 골 조직과 일체화되는 생체 활성이 필수적이고 앞으로는 골조직 자체를 재생하는데 초점을 맞춘 조직공학 기술의 발전과 함께 지지체의 수요 급증이 예상된다. 또한 소량 다품종이면서 맞춤형 생산이 기동성 있게 요구되는 의료용구 및 골조직 재생을 위한 기술 수요가 더욱 증가할 것으로 예상된다.
골이식 대체재란 여러가지 치과질환 도는 정형외과적 질환으로 인하여 뼈조지의 결손부가 생긴 경우 이를 대체하고 신생골의 형성을 촉진시키기 위하여 사용하는 이식재이다. 일반적으로 가장 좋은 이식물은 본인의 뼈 중 다른 부위를 떼어내어서 이식하는 자가골로 알려져 있으나 이차적인 수술이 필요하고 필요한 만큼의 양을 얻기가 힘들고 일반 개인 병원 또는 의원에서 시행하기가 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서 쉽게 사용할 수 있는 여러가지 대체물, 예를 들면 기증에 의한 사람의 뼈나 인공적인 합성물을 이용하여 이식할 수 있다. 그러나 이 방법도 각각 여러가지 단점을 가지고 있으며 사용에 제약을 받고 있는 실정이다.
본 발명자들은 상기와 같은 수입의존적 골이식 대체재 개발 및 기존 제품 제조방법 및 특성상의 단점을 보완하기 위하여 연구 시험한 결과 사용하기 편한 신규한 골이식 대체재를 개발하였다.
본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 본인 또는 같은 종류의 치아를 채취하여 치아에 함유된 지방질과 무기질을 제거하고 방사선 멸균하여 골이식 대체제를 제조할 수 있다.
전술할 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 세척된 치아를 분말로 분쇄하여 치아분말을 제조하는 치아의 분쇄단계; 상기 치아분말을 수분 및 지방질, 무기질 중 적어도 하나를 제거하며 상기 치아분말을 건조하거나 에틸알콜을 이용하여 상기 치아분말의 수분을 제거하고 유기용매를 이용하여 상기 치아분말로부터 지방을 제거하고 니트릭 엑시드 솔루션이나 염산, 초산, 황산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산)으로 구성된 그룹으로 선택된 하나 또는 하나 이상을 이용하여 무기질을 제거하는 불순물 제거단계; 및 무기질을 제거하는 불순물 제거단계; 및 상기 불순물 제거단계 이후 상기 치아분말로부터 추가로 지방 제거 및 세척을 시행하거나 상기 치아분말을 동결건조하거나 멸균하는 후처리 단계를 포함하는 골이식 대체제의 제조방법을 제공한다.
이때 상기 치아의 분쇄단계에서 상기 치아분말은 0.1~2mm의 직경의 크기를 갖거나 70 메쉬 게이지(mesh gauge) 내지 120 메쉬의 입자 크기를 가지거나 입자형(particle type) 또는 블록형(block type) 중 하나의 형태를 가질 수 있다.
한편 상기 니트릭 엑시드 솔루션은 1 내지 10% 니트릭 엑시드 솔루션일 수 있다.
다른 측면에서 본 발명은 전술한 골이식제 대체제의 제조방법에 의해 제조된 골이식 대체제을 제공한다.
또다른 측면에서 본 발명은 0.1~2mm의 직경의 크기를 갖거나 70 메쉬 게이지(mesh gauge) 내지 120 메쉬의 입자 크기를 가지거나 입자형(particle type) 또는 블록형(block type) 중 하나의 형태를 가진 치아분말을 포함하고 상기 치아분말은 수분 및 지방질, 무기질 중 적어도 하나를 제거된 것을 특징으로 하는 골이식 대체제를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 인체에 무해하고 신생골의 형성 유도 능력을 극대화할 수 있은 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 지방이 제거되고 인체의 뼈속에 이식할 때 면역반응을 일으키지 않으면서 주변에서 새로운 뼈조직이 쉽게 자라들어올 수 있는 뼈대 역할을 함으로써 신생골의 형성을 촉진시키는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 부작용이 없으면서 생체적합성이 우수한 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 인체의 경조직 결손부에 매식시 현저한 이물반응 또는 염증이 없고 자가골과 같은 골전도 능력을 갖는다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 경조직 결손부 수복 및 이식대를 다양한 형태 및 강도를 보유한 이식재료와 타 생체재료와의 혼합 사용이 가능하므로 인체 경조직의 결손부위에 상관없이 편리하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제의 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 골이식 대체제의 정면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 "불순물"이란 원치아의 성분들 중 골재생에 사용되지 않거나 불필요한 성분들, 예를 들어 수분 또는 지방, 무기질 등을 의미한다. 이때 불순물을 제거한다는 것은 불순물을 전부 제거하는 것 뿐만 아니라 부분적으로 제거하는 것도 포함할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체재 제조방법 및 그 골이식 대체제를 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체재 제조방법(100)은 치아의 분쇄단계(S110)와 불순물 제거단계(S120), 후처리단계(S130)를 포함한다.
치아의 분쇄단계(S110)에서 먼저 치아를 채취 및 보관할 수 있다. 이때 임플란트 시술, 병적이나 외상으로 발생한 골결손부가 발생한 경우에 필요한 본인 및 같은 종류 치아를 생리식염수나 냉동보관(deep freezer)을 한다. 이때 치아는 사람이나 동물, 예를 들어 쥐, 토끼, 개, 소 말의 모든 치아를 포함한다. 다시말해 치아는 본인의 치아에서 얻을 수 있으며, 턱뼈 내지 치조골등에서도 얻을 수 있다.
치아의 분쇄단계(S110)에서 채취 및 보관한 치아를 세척(수세)할 수 있다. 채취 및 보관한 치아를 식염수, 증류수, 알콜(에탈올), 아세톤, 초음파, 인산완충액(phosphate buffer) 등을 사용하여 세척한다. 예를들어 증류수 또는 에틸알콜에 72시간 침적하여 혈액 등의 불순물을 제거할 수 있다.
치아의 분쇄단계(S110)에서 치아를 분말로 분쇄할 수 있다. 예를 들어 골분쇄기(bone mill)을 사용하여 특정 크기, 예를 들어 0.1~2mm의 직경의 크기로 분쇄하고 미쇄골분쇄기(micromill)를 특정 시간, 예를 들어 1~5분간 사용하여 미세하게 분쇄하여 골분말을 제조한다. 예를 들어 70 메쉬 게이지(mesh gauge), 90 메쉬 게이지, 120 메쉬 게이지 등 다양한 형태의 게이지를 이용하여 치아 분말들을 걸러 입자 크기를 균일하게 제작할 수 있다. 분말입자의 형태로 입자형(particle type) 뿐만 아니라 블록형(block type)의 이식재를 제작할 수도 있다.
치아의 분쇄단계(S110)에서 분쇄된 치아를 세척할 수 있다. 이때 분쇄된 치아를 예를 들어 1시간씩 3회에 걸쳐 증류수 등으로 세척할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이때 증류수 뿐만 아니라 과산화수소에 넣은 후 초음파 세척기를 이용해 세척할 수도 있다.
다음으로 불순물 제거단계(S120)는 세척한 치아분말을 수분 및 지방질, 무기질 중 적어도 하나를 제거할 수 있다. 불순물 제거단계(S120)는 원치아의 성분들 중 골재생에 사용되지 않거나 불필요한 성분들, 예를 들어 수분 또는 지방, 무기질 등을 전부 또는 부분 제거할 수 있다.
이때 불순물 제거단계(S120)를 거치면 원치아분말에는 무기질과 지방이 제거되어 단백질이 존재하는 유기질만이 남게 되어 골형성단백질 농도가 증가할 수 있다.
불순물 제거단계(S120)에서 분쇄한 치아분말을 건조를 시키거나 에틸알콜을 사용하여 수분을 제거할 수 있다. 또한 불순물 제거단계(S120)에서 유기용매, 에틸에테르(ethyl ether), 1~2M 수산화나트륨 등을 이용하여 4~5시간씩 2~3회에 걸쳐 지방을 제거할 수 있다. 이후 에테르에 12~24시간 넣어둔다. 마지막으로 니트릭 엑시드 솔루션이나 염산, 초산, 황산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산)으로 구성된 그룹으로 선택된 하나 또는 하나 이상을 이용하여 칼슘과 같은 무기질을 제거할 수 있다. 예를들어 1 내지 10%, 보다 구체적으로 2%(부피%, 이하 동일) 니트릭 엑시드 솔루션 1리터에 20분동안 분쇄한 치아분말을 담가놓고 휘져어 무기질을 제거할 수 있다. 이때 무기질 제거를 촉진시키기 위해 온도를 가하거나 교반[stirring, 攪拌] 등을 시행할 수 있다. 적정 온도는 30-45 섭씨온도 [Celsius temperature scale, 攝氏溫度]로 할 수 있다. 이 때 교반이란 교반기 등을 사용하여 물질을 균일하게 하는 등의 목적으로 뒤섞는 조작을 말한다.
무기질을 제거하므로 골재생에 좋은 콜라겐(collagen) 또는 단백질, 무기질등을 보존할 수 있다. 다시말해 니트릭액시드를 이용하여 무기질(mineral)성분을 제거하여 뼈 속에 포함된 단백질의 일종인 BMP(성장인자 중 하나인 골형성단백질) 등의 골유도재가 쉽게 방출하도록 할 수 있다.
한편 불순물 제거단계(S120) 전후에 치아분말에 방사선 조사하여 항원성을 제거하여 염증반응을 제거하거나 억제할 수 있는 방사선 조사단계를 추가로 포함할 수 있다. 이때 방사선 조사시 방사선을 예를 들어 2.8~3.2magarad를 조사할 수 있다. 한편 방사선 조사단계는 전술한 무기질을 제거하지 않고 수행될 수 있다. 다시말해 치아분말을 니트릭 엑시드 솔루션이나 염산, 초산, 황산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA)으로 구성된 그룹으로 선택된 하나 또는 하나 이상을 이용하는 방법 대신 전술한 방사선을 조사할 수도 있다.
불순물 제거단계(S120) 이후 후처리 단계(S130)을 수행할 수 있다.
후처리 단계(S130)에서 추가로 지방 제거 및 세척을 시행할 수도 있다. 예를 들어 2% 니트릭 엑시드 솔루션에 20분 동안 분쇄한 치아를 담가놓고 휘저어 무기질을 제거한 후 식염수 1리터에 3분동안 담가놓아 세척할 수 있다.
세척이 끝난 후 물기를 제거하고 초저온 냉동고에 동결시킨 후 동결건조기(freezer drier)를 이용하여 동결건조하고 멸균할 수도 있다. 멸균시 적용량에 맞게 0.25cc, 0.5cc, 1cc 용기에 담은후 방사선 또는 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide) 가스를 사용하여 멸균한다. 방사선 조사시 방사선을 2.8~3.2rad를 조사할 수 있다.
이 밖에, 이상의 과정 중에는 이물질 검사가 1회 이상 포함될 수 있으며, 이물질 검사는 포장 직전에 포함되는 것이 바람직하다.
병원이나 의원에서는 냉동건조된 치아분말을 환자의 임플란트가 시술될 치조골에 적용한다. 냉동건조된 차아분말을 포함되어 있는 골형성 단백질 등의 작용으로 치조골생성속도를 향상시킨다. 이후 치조골에 임플란트를 시술하게 된다.
이때 치아분말을 치조골에 적용할 때 치아분말 단독 또는 치아분말과 연석고를 특정 비율 예를 들어 2:1, 1:1, 3:1, 4:1 등의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 아울러 치아분말을 치조골에 적용할 때 혈소판풍부혈장, 콜라겐, 스캐폴더(scaffold), 의료용 석고 등을 첨가하여 골형성을 증가 및 촉진할 수 있다.
도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 골이식 대체제(200)는 치아분말(210)의 형태이다. 치아분말(210)은 특정 크기, 예를 들어 0.1~2mm의 크기일 수 있다. 또한 치아분말(210)은 예를 들어 70 메쉬 게이지(mesh gauge) 내지 120 메쉬 게이지 등, 예를 들어 90메쉬 게이지의 다양한 형태로 입자 크기가 균일할 수 있다. 한편, 치아분말(210)의 입자의 형태는 입자형(particle type) 뿐만 아니라 블록형(block type)일 수 있다.
한편 골이식 대체제(200)는 원치아와 비교할 때 수분 및 지방, 무기질 중 적어도 하나 또는 하나 이상이 제거된 상태이다. 이때 원치아 또는 원치아분말로부터 수분 및 지방 , 무기질을 제거하는 방법은 도 1을 참조하여 설명한 불순물 제거단계(S120)을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 골이식 대체제(200)는 전술한 도 1의 골이식 대체제 제조방법(100)에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 골이식 대체제(200)는 치아의 분쇄단계(S110)와 불순물 제거단계(S120), 후처리단계(S130)를 수행하여 제조될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
비교실험예
치아를 분쇄하여 세척 후 지방을 제거하고 니트릭 엑시드 솔류션에 담가놓거나(실시예1) 방사선을 조사하거나(실시예2) 다른 산용액, 예를 들어 염산에 담가놓고(실시예3) 세척 후 일정 시간 동결건조 보관한 치아분말의 무기질 함유량을 측정하였다.
이때 실시예1은 치아분말을 세척 및 지방 제거후 2% 니트릭 엑시드 솔루션 1리터에 20분 동안 분쇄한 치아분말을 담가놓고 휘져었다. 실시예2는 3.0rad의 방사선을 세척 및 지방이 제거된 치아분말에 조사하였다. 마지막으로 실시예3은 2% 염산 1리터에 20분 동안 분쇄한 치아분말을 담가놓고 휘져었다.
실시예4는 2% 초산 1리터에 20분 동안 분쇄한 치아분말을 담가놓고 휘져었다.
실시예5는 2% 황산 1리터에 20분 동안 분쇄한 치아분말을 담가놓고 휘져었다.
실시예6은 2% 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA) 1리터에 20분 동안 분쇄한 치아분말을 담가놓고 휘져었다.
실시예3의 무기질 함유량을 기준으로 상대적으로 실시예 1 내지 6의 치아분말의 무기질의 함유량을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 무기질 함량
1 75
2 85
3 100
4 80
5 85
6 80
표1을 통해 알 수 있는 바와 같이 실시예3보다 상대적으로 실시예1 및 실시예2, 실시예 4 내지 6의 치아분말의 무기질 함유량이 적은 것을 확인할 수 있다. 전체적으로 니트릭 엑시드 솔루션이나 염산, 초산, 황산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산)으로 구성된 그룹으로 선택된 하나 또는 하나 이상을 이용하여 치아분말에서 칼슘과 같은 무기질을 제거할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 지방 및 무기질을 제거되고 인체의 뼈속에 이식할 때 면역반응을 일으키지 않으면서 주변에서 새로운 뼈조직이 쉽게 자라들어올 수 있는 뼈대 역할을 함으로써 신생골의 형성을 촉진시키는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 부작용이 없으면서 생체적합성이 우수한 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 인체의 경조직 결손부에 매식시 현저한 이물반응 또는 염증이 없고 자가골과 같은 골전도 능력을 갖는다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 골이식 대체제 및 그 제조방법은 경조직 결손부 수복 및 이식대를 다양한 형태 및 강도를 보유한 이식재료와 타 생체재료와의 혼합 사용이 가능하므로 인체 경조직의 결손부위에 상관없이 편리하게 사용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 세척된 치아를 분말로 분쇄하여 치아분말을 제조하는 치아의 분쇄단계;
    상기 치아분말을 수분 및 지방질, 무기질 중 적어도 하나를 제거하며 상기 치아분말을 건조하거나 에틸알콜을 이용하여 상기 치아분말의 수분을 제거하고 유기용매를 이용하여 상기 치아분말로부터 지방을 제거하고 니트릭 엑시드 솔루션이나 염산, 초산, 황산, 에틸렌다이아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산)으로 구성된 그룹으로 선택된 하나 또는 하나 이상을 이용하여 무기질을 제거하는 불순물 제거단계; 및
    상기 불순물 제거단계 이후 상기 치아분말로부터 추가로 지방 제거 및 세척을 시행하거나 상기 치아분말을 동결건조하거나 멸균하는 후처리 단계를 포함하는 골이식 대체제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불순물 제거단계 전 또는 후에 상기 치아분말에 방사선을 조사하여 방사선 조사단계를 추가로 포함하는 골이식 대체제의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 치아의 분쇄단계에서 상기 치아분말은 0.1~2mm의 직경의 크기를 갖거나 70 메쉬 게이지(mesh gauge) 내지 120 메쉬의 입자 크기를 가지거나 입자형(particle type) 또는 블록형(block type) 중 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 골이식 대체제의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 니트릭 엑시드 솔루션을 이용할 경우 상기 니트릭 엑시드 솔루션은 1 내지 10% 니트릭 엑시드 솔루션인 것을 특징으로 하는 골이식 대체제의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항의 골이식제 대체제의 제조방법에 의해 제조된 골이식 대체제.
  6. 0.1~2mm의 직경의 크기를 갖거나 70 메쉬 게이지(mesh gauge) 내지 120 메쉬의 입자 크기를 가지거나 입자형(particle type) 또는 블록형(block type) 중 하나의 형태를 가진 치아분말을 포함하고 상기 치아분말은 수분 및 지방질, 무기질 중 적어도 하나를 제거된 것을 특징으로 하는 골이식 대체제.
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