KR20130109851A - Kit composed of ti dental implant and growth factors - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 티타늄 임플란트와 성장인자를 포함하는 임플란트 키트에 대한 것이다. 본 발명에 의하여 티타늄 임플란트의 골유착을 획기적으로 개선할 수 있다.
The present invention is directed to an implant kit comprising a titanium implant and a growth factor. According to the present invention, osseointegration of a titanium implant can be remarkably improved.
J. Vlacic-Zischke등(Biomaterials 32 2011/665-671)에서 임플란트 표면을 샌드블라스팅으로 거칠게 하고 산으로 부식하여 미세 돌출부를 만들어 수산화나트륨으로 세척하여 골조직에 식립하면 치유과정에 골아세포에서 골형성단백질2형의 분비가 촉진되어 골융합 기간이 단축된다고 보고하면서, 골형성단백질의 골융합에 미치는 영향이 매우 주요하다고 주장하였다.In J. Vlacic-Zischke et al. (
허등((Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2011;112:42-49)은 양극산화 표면처리된 임플란트에 골형성단백질2형을 코팅하여 개의 치밀한 하악골에 식립한 결과, 수직골 증대 효과와 임플란트 안정성이 더 뛰어나다고 하였고, 골형성단백질 농도는 0.75mg/ml보다는 1.5mg/ml에서 더 효과가 뛰어났다고 보고하였다.Anodic oxidized surface-treated implants were coated with bone
Wikesjo등(Clin. Oral Impl. Res. 19, 2008 / 1027-1033)은 양극산화 표면처리된 임플란트에 골형성단백질2형을 코팅하여, 개의 치조골을 제거한 골수가 풍부한 하악골에 식립한 결과, 0.75mg/ml에서 1.5 mg/ml 골형성단백질 농도가 수직골 재생에 효율적이다고 보고하였다. In an anodized surface-treated implant, the bone-forming
위의 두 논문에서 살펴보면, 골형성단백질의 유효농도는 0.75~1.5mg/ml로 나타난다.In the above two articles, the effective concentration of osteogenic protein is 0.75 ~ 1.5mg / ml.
또한 본 발명자가 발명한 미국특허 US7879092 B2에서 임플란트 표면을 거칠게 하고 골형성단백질2형을 도포하고 동결건조한 것을 내용으로 한다.In addition, US Pat. No. 7,797,092 B2, invented by the present inventor, describes that the surface of the implant is roughened and the
이들의 실험에서 치밀골에서 골수 조직이 재생되면서 수직 골조직 성장이 나타나는 것을 관찰할 수가 있었다. 이러한 성질을 이용하여 치밀골로 구성된 부위에서 골형성단백질을 적용하여 임플란트의 골융합을 도모할 수 있다.In these experiments, bone marrow tissue regeneration was observed in the medullary bone and vertical bone tissue growth was observed. By using these properties, osteogenic proteins can be applied to the bone in the region where the bone graft is composed.
BMP-2등의 성장인자는 치유에 필요한 간엽줄기세포를 화학주성으로 결손부위로 이동해 오도록 하여 다양한 조직으로 분화시킨다. 특허 WO 1993/000050에서 BMP-2가 간엽줄기세포를 골조직으로 성장시킨다고 주장하였고, 본 특허에서는 BMP-2 성장인자를 티타늄 임플란트에 코팅하지 않고 주사용 앰플에 동결건조된 BMP-2를 주사용수로 용액화하여 티타늄 임플란트에 도포하여 식립하더라도 골융합이 촉진된다는 것을 증명하였다.
Growth factors such as BMP-2 differentiate mesenchymal stem cells required for healing into various tissues by chemically moving them to the defect site. In patent WO 1993/000050, BMP-2 claimed to grow mesenchymal stem cells into bone tissue. In this patent, BMP-2 growth factor was not coated on titanium implants and lyophilized BMP- And implanted into titanium implants to promote osseointegration.
본 발명자가 발명한 미국특허 US7879092 B2에서 임플란트 표면을 거칠게 하고 골형성단백질2형을 도포하고 동결건조하여 사용하고 있다.US Pat. No. 7,779,092 B2, invented by the present inventors, has been used by roughening the surface of an implant and applying
이들의 임플란트 실험에서는 치밀골에서 골수 조직이 재생되면서 수직 골조직 성장이 나타나는 것을 관찰할 수가 있었다. 이러한 성질을 이용하여 치밀골로 구성된 부위에서 골형성단백질을 적용하여 임플란트의 골융합을 도모할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 임플란트의 제조가 매우 복잡하고 제조비용이 많이 드는 단점이 있다.
In these implants, bone marrow tissues were regenerated in the bone grains and vertical bone growth was observed. By using these properties, osteogenic proteins can be applied to the bone in the region where the bone graft is composed. However, this method has a disadvantage that the manufacture of the implant is very complicated and the manufacturing cost is high.
그 제조방법을 보면, According to the manufacturing method,
i) 임플란트의 표면을 가공하는 전처리 단계(임플란트 표면가공단계);i) a pretreatment step (implant surface machining step) for machining the surface of the implant;
ii) 별도로 산성완충용액 1ml에 재조합 골형성 단백질 4mg을 첨가하여 재조합골형성 촉진 단백질 용액을 제조하는 단계(BMP 요액제조단계);ii) adding 4 mg of recombinant osteogenic protein to 1 ml of the acidic buffer solution separately to prepare a solution of a recombinant osteogenesis promoting protein (preparation step of BMP urine solution);
iii) 상기 ii)단계에서 제조한 BMP 용액을 0.1ml 용량의 폴리프로필렌 튜브에 60㎕를 넣고, 여기에 상기 ii)단계에서 표면에 미세기공을 형성시킨 임플란트를 침지시키는 단계(임플란트 침지단계);iii) 60 .mu.l of the BMP solution prepared in step ii) is put into a polypropylene tube of 0.1 ml capacity, and then the micropores are formed on the surface in step ii) (immersion step);
iv) 상기 임플란트를 침지시킨 0.5ml 용량의 폴리프로필렌 튜브를 1.5ml 용량의 폴리프로필렌에 넣고 밀봉한 후 영하 75±0.5의 냉동실에서 3~4시간 냉동시키는 단계(1차 냉동단계);iv) a 0.5 ml polypropylene tube immersed with the implant is placed in a 1.5 ml polypropylene, sealed, and then frozen in a freezing chamber of minus 75 ± 0.5 for 3 to 4 hours (primary refrigeration step);
v) 냉동실에서 얼린 1.5ml 용량의 폴리프로필렌 튜브의 뚜껑을 열고 영하 75±5℃로 예냉시켜 놓은 냉동건조기에 넣고, 8시간동안 냉동건조시키는 단계(2차 냉동건조 단계)를 거쳐 재조합 골형성 촉진 단백질을 임플란트의 표면에 도포시키는 단계; 및 v) The lid of the frozen 1.5ml polypropylene tube was opened in a freezer, and the lid was opened in a freeze dryer pre-cooled to minus 75 ± 5 ° C and freeze-dried for 8 hours (secondary freeze-drying step) Applying a protein to the surface of the implant; And
vi) 냉동 건조시킨 후 무균환경에서 포장하고 상온 또는 냉동고에서 제습하에 보관하는 단계(보관단계)의 여러 공정을 거쳐서 재조합 골형성 촉진 단백질을 도포한 치과용 임플란트를 제조하였다.
vi) Dental implants were prepared by freeze-drying, packaging in an aseptic environment, and storage (storage) at room temperature or in a freezer under dehumidification, to which a recombinant osteogenesis promoting protein was applied.
따라서, 그 제조방법이 매우 복잡하고, 제조비용이 많이 들 뿐만 아니라, 그 보관에도 세심한 관리를 하여야만 하였다.
Therefore, the manufacturing method is very complicated, and not only the manufacturing cost is high, but also care has to be taken for the storage thereof.
본 발명자는 오랜 연구와 임상을 거쳐서, 임플란트에 미리 골형성단백질등의 성장인자를 도포하여 동결건조하는 방식의 코팅된 임플란트를 사용하지 않고, 성장인자가 동결건조되어 보관된 앰플을 임플란트 식립 직전에 용액화하거나 현탁화하여 임플란트 표면에 도포하더라도 골조직의 치유에 필요한 혈관재생과 골아세포의 증식 효과를 가진다는 결론을 얻어서 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 티타늄 임플란트와 성장인자로 구성된 키트를 이용하여 다양한 디자인과 여러 방법으로 표면처리된 임플란트와 함께 적용할 수 있으며, 또한 임플란트 식립 부위의 골조직에 결손이 있는 경우에서는 티타늄 임플란트재, 골이식재, 성장인자와 차폐막 및/또는 스캐폴드로 이루어진 키트에 추가로 구성할 수도 있다.
The present inventor has long been engaged in researches and clinical studies, and has found that, without using a coated implant in which a growth factor such as an osteogenic protein is previously applied to an implant and lyophilized, the growth factor is lyophilized and stored, The present inventors completed the present invention based on the conclusion that they have vascular regeneration and osteoblast proliferation effects necessary for healing of bone tissue even when they are applied to the surface of an implant. The titanium implant according to the present invention and the kit comprising the growth factor can be applied together with the implants that have been surface treated by various designs and various methods. In addition, when there is a defect in the bone tissue at the implantation site, titanium implant materials, The kit may further comprise a kit consisting of a growth factor and a shielding film and / or a scaffold.
Ti 임플란트의 골융합을 위해 성장인자를 동결건조한 앰플을 Ti 임플란트 앰플에 추가로 구성한 키트를 이용하여 정상적 골조직 뿐만 아니라 골융합 능력이 떨어진 골에서도 Ti 임플란트가 성공적으로 골융합이 되도록 할 수 있고, Ti 임플란트 식립 부위에 골결손이 있는 경우에는 골이식재 또는 차폐막을 추가로 구성한 키트를 이용하여 Ti 임플란트가 정상적 부피와 골질의 신생 골조직으로 지지가 되도록 할 수 있다. 따라서 Ti 임플란트 식립에 있어서, 골융합의 지연과 실패 등의 부작용을 획기적 개선시키는 효과가 있다.
Ti implants can be used successfully for osseointegration, as well as for normal osseous bone as well as for osseointegrated bone, using a kit in which an ample freeze-dried growth factor is added to a Ti implant ampoule for osseointegration of a Ti implant, If the bone defect is present, the Ti implant can be supported by the new volume bone with the normal volume using a kit comprising a bone graft material or a shielding film. Therefore, there is an effect of drastically improving side effects such as delay and failure of osseointegration in Ti implant placement.
도 1a. 골형성단백질2형이 미리 코팅된 Ti 임플란트(12)와 골형성단백질2형을 식립 직전에 Ti 임플란트(11)에 코팅한 시험군과 골형성단백질2형을 적용하지 않은 Ti 임플란트(13) 대조군을 토끼 경골에 이식한 사진.
도 1b. 골형성단백질2형을 불꽃양극산화법의 Ti 임플란트재 표면에 코팅한 전자현미경사진,
도 1c. 골형성단백질2형을 적용하지 않은 Ti 임플란트 대조군의 조직현미경사진,
도 1d. 골형성단백질2형을 식립 직전에 Ti 임플란트에 코팅한 시험군의 조직현미경사진,
도 1e. 골형성단백질2형을 Ti 임플란트 표면에 동결건조로 코팅한 Ti 임플란트 시험군의 조직현미경사진,
도 2a. rhBMP-2를 이량화하고 정제한 후 SDS-PAGE분석으로 U는 비환원 rhBMP-2 이고 R은 환원 rhBMP-2이며 Dimer는 이량체분획이고 Monomer는 단량체 분획,
도 2b. HPLC profile에서 순수한 rhBMP-2가 정제되었음을 나타내는 그래프,
도 2c. 근육아세포인 C2C12세포에 정제된 rhBMP-2 이량체를 투입한 결과, 3일 배양에서 농도 의존성으로 알칼리성 인산화 효소가 분비됨으로써 골아세포 활동을 보여주는 효소실험결과,
도 2d. 근육아세포인 C2C12세포에 rhBMP-2를 투입한 결과 골아세포 형태로 변화된 것을 보여주는 세포실험,
도 3. Ti 임플란트 앰플과 성장인자 앰플로 구성된 키트,
도 4 Ti 임플란트와 성장인자 앰플 및 골이식재 앰플로 구성된 키트,
도 5. 골형성단백질2형이 골이식재와 함께 봉입된 앰플과 Ti 임플란트로 구성된 키트,
도 6. 골형성단백질2형이 코팅된 골이식재 앰플과 Ti 임플란트로 구성된 키트,
도 7. 주사용기에 보관된 젤형 골이식재와 골형성단백질2형 앰플과 Ti 임플란트로 구성된 키트,
도 8. Polytetrafluoroethylen 차폐막과 성장인자 앰플과 Ti 임플란트 앰플로 구성된 키트,
도 9. 차페막과 골이식재 앰플과 성장인자 앰플 및 Ti 임플란트 앰플로 구성된 키트.1a. Ti implants (12) coated with pre-coated bone
1b. Electron micrographs of the bone
1C. Tissue microscopic photographs of Ti implants without bone
1d. Tissue microscopic photographs of the test group coated with Ti implants immediately before implantation of bone
1E. Tissue micrographs of Ti implants with freeze-dried coating of bone
2a. After quantification and purification of rhBMP-2, SDS-PAGE analysis revealed that U is non-reducing rhBMP-2, R is reduced rhBMP-2, Dimer is dimer fraction, Monomer is monomer fraction,
2b. A graph showing that pure rhBMP-2 was purified in the HPLC profile,
2c. As a result of an experiment in which the rhBMP-2 dimer was introduced into C2B12 cells, which is a myoblast cell, the alkaline phosphatase was secreted in a concentration-dependent manner for 3 days,
2d. Cells showing changes in osteoblastic morphology after administration of rhBMP-2 to muscle cells, C2C12 cells,
Figure 3. Kit consisting of Ti implant ampoule and growth factor ampoule,
Figure 4 Kit consisting of Ti implant and growth factor ampoule and bone graft ampoule,
Figure 5. Kit consisting of ampule and Ti implants filled with
FIG. 6. Kit consisting of bone graft material ampoule and Ti implant coated with
Figure 7. Gel-type bone graft material and osteogenic protein stored in main machine. Kit consisting of ampoules and Ti implants of
Figure 8. Kit consisting of Polytetrafluoroethylen shielding membrane and growth factor ampoule and Ti implant ampoule,
Figure 9. Kit consisting of tea leaf and bone graft ampoule, growth factor ampoule and Ti implant ampoule.
본 발명에서는 성장인자를 어떠한 표면 미세형태나 골조직 활성물질로 코팅된 Ti 임플란트에도 적용할 수 있도록 성장인자를 Ti 임플란트에 코팅하지 않고 동결건조시킨 채로 앰플에 별도로 공급하여 Ti 임플란트와 성장인자의 앰플로 구성된 키트로 구성하여 사용하고자 한다. 불꽃양극산화범으로 표면처리된 Ti 임플란트에 골형성단백질 2형의 용액을 도포하고 동결건조하여 코팅한 Ti 임플란트와 골형성단백질 2형을 각각의 앰플로 구성된 키트를 Ti 임플란트 식립 직전에 골형성단백질2형을 용액화하여 Ti 임플란트 표면에 도포하여 식립한 시험에서 모두 같은 결과를 나타내었다. 이 시험을 통해 Ti 임플란트에 미리 코팅하지 않더라도 충분히 골조직의 골아세포의 활동을 증진시켜 골융합을 도모할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Ti 임플란트와 성장인자를 각각 앰플로 키트로 하면, 성장인자를 단독으로 앰플에 보관함으로 인해 Ti 임플란트에 코팅하면서 나타나는 문제점을 차단할 수 있다. 즉 성장인자를 Ti 임플란트에 코팅하는 동안의 오염이나 세균 감염을 완전히 차단할 수 있다. 또한 어떠한 표면과 디자인의 Ti 임플란트에도 조합하여 키트화 할 수 있어 사용 접근성을 용이하게 한다. In the present invention, a growth factor is applied to a Ti implant coated with any surface microstructure or a bone-active material, and the growth factor is separately supplied to an ampule while being freeze-dried without being coated on the Ti implant, I want to configure it as a configured kit. Ti implants coated with a solution of
성장인자는 BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12 및 BMP-13에서 선택된 BMP류, 이들을 구성하는 아미노산의 공이중결합체(B2의 아미노산과 B4의 아미노산을 꼬아서 만든 결합체), 섬유아세포성장인자 또는 GDF와 같은 단백질인 TGF-β수퍼군, 혈소판유래성장인자, 인슐린유사성장인자, 상피성장인자 및 변환성성장인자, 케라티노사이트성장인자 2(KGF2) 및 MP52 단백질과 상기 성장인자들의 유전자재조합단백질로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 혹은 2종 이상으로 선택되어 Ti 임플란트와 함께 키트를 구성한다. 실시 예1에서 골형성 단백질2형을 유전자 재조합법으로 제조하고 동정하여 세포시험으로 확인하였다. 골형성 단백질2형의 사용농도는 0.1~1.5mg/ml로 하고 사용량은 0.01cc에서 3 cc범위로 한다.Growth factors include BMPs selected from BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP- TGF-beta superfamily, a protein such as fibroblast growth factor or GDF, a platelet-derived growth factor, an insulin-like growth factor, an insulin-like growth factor, An epithelial growth factor and a translational growth factor, a keratinocyte growth factor 2 (KGF2), and a MP52 protein and a gene recombinant protein of the growth factors. do. In Example 1, the bone
Ti 임플란트와 성장인자 이외에 PCL, PLA, PLGA, PGA 합성 흡수성 고분자물질; 알긴산, 키토산, 콜라겐, 히알루론산과 셀룰로즈와 그 혼합물의 천연 흡수성 고분자물질; poly(vinylidene fluoride), poly(tetrafluoroethylene), poly(vinyl alcohol), poly(hydroxyalkanoate), poly(ethylene terephthalate), poly(butylene terephthalate), poly(methyl methacrylate), poly(hydroxyethyl methacrylate), poly(N-isopropylacrylamide), poly(dimethyl siloxane), polydioxanone, and polypyrrole, poly(glycolic acid), poly(lactic acids), poly(ethylene oxides), poly(lactide-co-glycolides), poly(s-caprolactone), polyanhydrides, polyphosphazenes, poly(ortho-esters 및 polyimides 의 합성고분자물질; 및 합성골, 동종골, 이종골; 자가치아, 동종치아, 이종치아 및 탈회골 및 칼슘인산염으로 구성된 합성골을 주성분으로 하는 분쇄골이나 블록골 이식재 앰플과 성장인자 앰플 및 Ti 임플란트 앰플로 이루어진 키트로 구성할 수 있다. 이는 Ti 임플란트가 골융합하기 위한 선행조건으로 식립부위의 골조직에 결손된 공간은 골이식재로 채워져 신생 골조직이 Ti 임플란트 주변을 모두 감싸도록 하는데 있다. 실시 예2에서 Ti 임플란트와 삼인산 칼슘염과 칼슘 하이드록시아파타이트로 구성된 합성골 앰플과 골형성단백질2형 앰플로 구성된 키트르 구성하였다. 또한, 실시 예 3에서 성장인자가 골이식재와 하나의 앰플에 봉입되어 Ti 임플란트와 키트를 구성하거나, 골이식재에 성장인자가 코팅된 상태로 Ti 임플란트와 키트를 구성할 수 있다.In addition to Ti implants and growth factors, PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic absorbent polymers; Natural absorbent polymers of alginic acid, chitosan, collagen, hyaluronic acid, cellulose and mixtures thereof; poly (ethylene terephthalate), poly (butylene terephthalate), poly (methyl methacrylate), poly (hydroxyethyl methacrylate), poly (N- poly (lactic acid), poly (ethylene oxide), poly (lactide-co-glycolides), poly (s-caprolactone), polyanhydrides, polyphenols, polyphosphazenes, synthetic polymers of ortho-esters and polyimides, and synthetic bone, allografts, heterogeneous bone, and synthetic bone composed of autogenous teeth, allogeneic teeth, It is a prerequisite for the fusion of the Ti implants that the space lacking in the bone tissue at the site of implantation is filled with bone graft material and the new bone tissue is inserted into the Ti implant In Example 2, a kit composed of a Ti implant, a synthetic bone ampoule composed of calcium triphosphate salt and calcium hydroxyapatite, and a bone
골이식재는 PCL, PLA, PLGA, PGA 합성 흡수성 고분자물질; 알긴산, 키토산, 콜라겐, 히알루론산과 셀룰로즈와 그 혼합물의 천연 흡수성 고분자물질의 용액과 상기 골이식재의 분말을 혼합하여 만든 젤 형상의 골이식재를 앰플 대신 주사기 용기로 구성할 수 있다. 셀룰로즈 용액과 칼슘 인산염 합성 분말골로 구성된 젤 형상의 골이식재를 보관하는 주사기 용기를 제작하였다. Bone graft materials include PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic absorbable polymeric materials; The gel-like bone graft material prepared by mixing the solution of the natural absorbable polymer material of alginic acid, chitosan, collagen, hyaluronic acid, cellulose and the mixture of the natural absorbable polymer material with the powder of the bone graft material can be constructed as a syringe container instead of an ampoule. A syringe container containing a gel - like bone graft composed of a cellulose solution and calcium phosphate phosphate powder was prepared.
Ti 임플란트와 성장인자 이외에 PCL, PLA, PLGA, PGA 합성 흡수성 고분자물질; 알긴산, 키토산, 콜라겐, 히알루론산, 셀룰로즈, 또는 이의 혼합물의 천연 흡수성 고분자물질; poly(vinylidene fluoride), poly(tetrafluoroethylene), poly(vinyl alcohol), poly(hydroxyalkanoate), poly(ethylene terephthalate), poly(butylene terephthalate), poly(methyl methacrylate), poly(hydroxyethyl methacrylate), poly(N-isopropylacrylamide), poly(dimethyl siloxane), polydioxanone, and polypyrrole, poly(glycolic acid), poly(lactic acids), poly(ethylene oxides), poly(lactide-co-glycolides), poly(s-caprolactone), polyanhydrides, polyphosphazenes, poly(ortho-esters 또는 polyimides 의 합성고분자물질; 및 티타늄 및 스텐레스스틸의 금속박막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 차폐막을 추가로 성장인자 앰플 및 임플란트 앰플로 이루어진 키트로 구성할 수 있으며, 차폐막과 골이식재 및 성장인자가 Ti 임플란트와 키트를 구성할 수 있다. 이는 Ti 임플란트가 골융합하는 과정에 세균의 침투와 골조직 이외의 세포가 Ti 임플란트와 골조직 경계면에 자라들어오지 못 하도록 차단하는 역할을 도모하는데 있다. Polytetrafluoroethlylen 시트의 차폐막과 Ti 임플란트 앰플 및 골형성단백질2형 앰플로 구성된 키트를 구성하였다. 또한 실시 예7에서 칼슘인산염 합성골과 골형성단백질2형 성장인자가 함께 보관된 앰플과 Ti 임플란트 앰플 및 polytetrafluoroethylen시트로 구성된 키트를 구성하였다.
In addition to Ti implants and growth factors, PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic absorbent polymers; Natural absorbent polymeric material of alginic acid, chitosan, collagen, hyaluronic acid, cellulose, or a mixture thereof; poly (ethylene terephthalate), poly (butylene terephthalate), poly (methyl methacrylate), poly (hydroxyethyl methacrylate), poly (N- poly (lactic acid), poly (ethylene oxide), poly (lactide-co-glycolides), poly (s-caprolactone), polyanhydrides, shielding membranes selected from the group consisting of polyphosphazenes, poly (synthetic polymers of ortho-esters or polyimides, and metal thin films of titanium and stainless steel) can be further comprised of kits comprising growth factor ampoules and implant ampoules, And growth factors can constitute Ti implants and kits.This is because the implantation of bacteria and the cells other than the bone tissue do not grow on the interface between the Ti implants and the bone tissue during the fusion process of the Ti implants In addition, in Example 7, a calcium phosphate synthetic bone and an
시험 예 1Test Example 1
본 발명의 Ti 임플란트와 BMP-2 동결건조 앰플로 구성된 키트를 토끼 경골 이식 실험을 통해 골융합 효과 관찰 :
Observation of the osseointegration effect of the Ti implant of the present invention and the kit composed of the BMP-2 lyophilized ampoule through the rabbit tibial transplantation experiment:
1. 동물실험방법:1. Animal test method:
웅성 가토에서 도 1a와 같이 Ti 임플란트에 골형성 단백질 2형(농도 0.025mg/ml rhBMP-2)용액을 Ti 임플란트 식립 직전에 도포하여 이식한 시험군(11)과 골형성 단백질 2형을 Ti 임플란트에 코팅하여 동결건조하여 미리 코팅된 Ti 임플란트를 이식한 대조군(12) 및 골형성단백질 없이 Ti 임플란트만 이식한 대조군(13)에 대하여 술 후 8 주 치유결과를 조직학적으로 비교 관찰하였다. 도 1b는 골형성단백질2형을 Ti 임플란트에 코팅하여 동결건조한 임플란트 표면의 전자현미경사진이며 14는 동결건조된 골형성단백질2형이다.
In a male rabbit, a test group (11) implanted with a bone morphogenetic protein type 2 (concentration 0.025 mg / ml rhBMP-2) solution was applied to a Ti implant immediately before implantation of a Ti implant, (12) and control group (13) with only Ti implants without osteogenic proteins were histologically compared with those of the control group (13). Fig. 1B is an electron micrograph of the surface of a lyophilized implant coated with a Ti-
2. 실험결과:2. Experimental Results:
조직학적 비교에서 골형성단백질 2형이 코팅된 Ti 임플란트의 대조군에서 8주 치유결과 조직학적 사진(도 1d)과 골형성 단백질 2형를 식립전 도포한 Ti 임플란트를 이식한 시험군의 8주 치유결과 조직학적 사진(도 1e)에서, 골형성단백질2형을 이용하지 않은 시험군(도 1c)에 대해 임플란트 상방과 골수에서 신생골이 형성되었고 골형성단백질을 이용한 두 그룹간의 Ti 임플란트와 골조직과의 접촉면적값이 유의한 차이가 없었다.In histological comparison, the 8-week healing result of the 8-week healing result of the control group of the Ti-coated osteogenic protein 2-type implants and the 8-week healing result of the test group implanted with the bone implantation protein- In the histological photographs (Fig. 1e), a new bone was formed above the implant and in the bone marrow for the test group (Fig. 1c) without using the bone
따라서 골형성단백질 2형을 Ti 임플란트에 미리 코팅하지 않고 Ti 임플란트 식립 직전에 도포하도록 골형성단백질 2형의 동결건조 앰플과 Ti 임플란트 보관 앰플을 별도로 하여 구성된 키트를 사용하더라도 효율에 차이가 없다.
Therefore, there is no difference in efficiency even when using a kit consisting of a lyophilized ampoule of
실시 예 1Example 1
본 실시예는 유전자 재조합 기법으로 BMP-2(rhBMP-2)를 제조하는 방법을 예시한 것이며, 이는 공지의 방법을 예시한 것이다. 본 발명에서 사용되는 다른 성장인자들도 모두 공지이며, 본 발명에서는 이러한 공지의 성장인자를 사용한다.
This example illustrates a method for producing BMP-2 (rhBMP-2) by a recombinant DNA technique, which is a known method. Other growth factors used in the present invention are all known, and these known growth factors are used in the present invention.
1. rhBMP-2의 생산:1. Production of rhBMP-2:
1) Human BMP-2 유전자의클로닝(cloning):1) Cloning of Human BMP-2 gene:
Human BMP-2 유전자를 얻기 위하여 U2OS 세포에서 total cellular RNA를Trizol(Gibco BRL, NY, USA) 용액을 사용하여 추출하여 역전사반응을 실시하였다. 5'-AATTTTACAGCTTCTAGCGACACCCACAACCCT-3'을 사용하여polymerase chain reaction(PCR)을 실시하였다. PCR 산물을 분리하여 pGEM-T vector(Promega, USA)에 삽입시킨 후 E. coli(DH5a) 세포를 이용하여 클로닝 하였다.To obtain human BMP-2 gene, total cellular RNA was extracted from U2OS cells using Trizol (Gibco BRL, NY, USA) solution and reverse transcription reaction was performed. Polymerase chain reaction (PCR) was performed using 5'-AATTTACAGCTTCTAGCGACACCCACAACCCT-3 '. PCR products were isolated and inserted into pGEM-T vector (Promega, USA) and cloned using E. coli (DH5a) cells.
2) 고밀도세포배양:2) High-density cell culture:
발효조(KoBioTec, Incheon, Korea)를이용하여 Fatemeh등의 방법을 응용하여 고밀도로 배양하였다. 멸균된 영양배지(Glucose 33.3 g/L, peptone 10 g/L, yeastextract 5 g/L, MgSO4 1 g/L, CaCl20.048 g/L, ZnSO40.0176 g/L, CuSO4 0.008 g/L)를 첨가하면서 24시간동안 배양하였다.
The fermentation tank (KoBioTec, Incheon, Korea) was used for the cultivation at a high density using the method of Fatemeh et al. Liposomes were prepared by adding sterilized nutrient media (Glucose 33.3 g / L, peptone 10 g / L, yeastextract 5 g / L, MgSO4 1 g / L, CaCl2 0.048 g / L, ZnSO40.0176 g / L, CuSO4 0.008 g / Lt; / RTI > for 24 hours.
3) 단백질정제:3) Protein purification:
현탁액을 -80℃ deep freezer(Nihon Freezer, Japan)에 보관하였다. 냉동된 현탁액을 냉장온도에서 해동시킨 후 가압하여 세포를 파쇄한 후 5,500xg, 4℃에서 45분간원심분리 하였다. 재변성과정을 거친 성숙한(mature) rhBMP-2가 본래의 3차구조를 가지게 되면 N-말단이 heparin-binding site를 가지게 된다.
The suspension was stored at -80 ° C deep freezer (Nihon Freezer, Japan). The frozen suspension was thawed at the refrigeration temperature, and the cells were disrupted by pressurization, followed by centrifugation at 5,500 xg at 4 ° C for 45 minutes. When the mature rhBMP-2 that has undergone the re-denaturation has the original tertiary structure, the N-terminus has a heparin-binding site.
2. 정제한 rhBMP-2의 생화학적특성:2. Biochemical properties of purified rhBMP-2:
1) rhBMP-2 원액의 순도 및 동정시험: SDS-PAGE:1) Purity and identification test of rhBMP-2 stock solution: SDS-PAGE:
시험결과, rhBMP-2 원액은 표준액과 동일한 이동거리를 나타내었고, 95% 이상의 순도를 나타내었다(도 2a).As a result of the test, the rhBMP-2 stock solution showed the same migration distance as the standard solution and showed a purity of 95% or more (FIG.
2) HPLC(High performance Liquid Chromatography)분석:2) HPLC (High performance Liquid Chromatography) analysis:
정제된 rhBMP-2 이량체를 0.1% TFA(Trifluoroaceticacid)에 1ug/ul의 농도로 녹여 C4 reversed-phase HPLCcolumn(4.6mm×50mm, 300Å 5umparticle size; Gracevydac, CA, USA) 각분획의 단백질을 검출하고 모니터하였다. rhBMP-2 원액의 시험결과 표준액과 동등한 유지시간을 나타내어, rhBMP-2 원액은 표준액과 동등한 유지시간을 나타내야 하며, 시험결과 적합하였다(도 2b).Purified rhBMP-2 dimer was dissolved in 0.1% TFA (Trifluoroacetic acid) at a concentration of 1 ug / μl and the protein in each fraction was detected on a C4 reversed-phase HPLC column (4.6 mm × 50 mm, 300 Å 5 umparticle size; Gracevydac, Respectively. Test results of the rhBMP-2 stock solution showed the same holding time as the standard solution, and the rhBMP-2 stock solution should exhibit the same holding time as the standard solution, and the test result was appropriate (FIG. 2B).
3. rhBMP-2 단백질의생산 및 정제 결과:3. Production and purification of rhBMP-2 protein:
이량화시켜 Heparin column으로 affinity chromatography를 실시하였다. 그 결과, 도 1a에서 보여지는 바와 같이 0.3MNaCl 분획에서 대부분의 단량체와 소량의 이량체가 용출되었고 0.5M NaCl 분획에서 이량체들이 용출되었다. 정제된 rhBMP-2단량체와 단량체를 DS-PAGE로 분석하여 확인하였다. 생산된 단량체의 크기는 약114 아미노산잔기로 계산되며 단량체의 분자량은 약 14kDa으로 나타났으며 이량체는 두개의 단량체가 이황화결합으로 연결되므로 비환원조건에서 단량체와 같은 크기의 밴드로 나타났다. 이량체의 크기는 약28kDa으로 나타났다.And then subjected to affinity chromatography on a heparin column. As a result, as shown in FIG. 1A, most monomers and a small amount of dimer were eluted from the 0.3M NaCl fraction and the dimers eluted from the 0.5M NaCl fraction. Purified rhBMP-2 monomers and monomers were identified by DS-PAGE analysis. The molecular weight of the monomer was about 14 kDa, and the dimer had the same size band as the monomer in the non - reducing condition because the two monomers were connected by the disulfide bond. The size of the dimer was about 28 kDa.
4. 정제한rhBMP-2의 생물학적활성(in vitro test):4. In vitro test of purified rhBMP-2:
근육아세포에 rhBMP-2를 적용하여 관찰한 결과, 3일 배양 후 골아세포의 대표적 단백질인 알칼리성 인산효소가 분비되면서(도 2c), 현미경 소견에서 세포형태가 골아세포로 변형되었다(도 2d). 따라서, rhBMP-2가 골형성단백질로서의 기능을 확인하였다.
As a result of observing rhBMP-2 in myoblasts, after 3 days of culture, alkaline phosphatase, which is a typical protein of osteoblast, was secreted (Fig. 2c), and the morphology of the cells was transformed into osteoblasts in microscopic findings (Fig. 2d). Therefore, rhBMP-2 confirmed its function as an osteogenic protein.
실시 예 2 Example 2
임플란트와 골형성단백질2형 앰플로 구성된 키트.
A kit consisting of an implant and an
골형성단백질2형은 실시 예1에서 만든 1.5mg/ml 농도 1 cc 원료를 앰플에 측량하여 주입하고 동결건조기에서 아래의 표1의 조건으로 동결건조하여 밀봉한다. 이 골형성단백질2형 앰플(31)을 Ti 임플란트(32)와 한 키트로 구성한다(도 3).
The
실시 예 3 Example 3
Ti 임플란트와 칼슘인산염 합성골 앰플과 골형성단백질2형 앰플로 구성된 키트칼슘인산염 합성골은 다음과 같은 과정을 거쳐 제작되었다. 칼날을 가진 믹서에 인산삼칼슘계 분말 및 젤라틴 용액을 첨가하고 교반시켜 인산삼칼슘계 슬러리를 준비하고, 상기 칼날을 가진 믹서를 회전시키면서 인산삼칼슘계 슬러리에 인산삼칼슘계 분말을 첨가하여 인산삼칼슘계 과립을 형성시키고, 인산삼칼슘계 분말의 첨가량 또는 첨가 회수에 의해 인산삼칼슘계 과립의 크기를 조절한다. 체(sieve)를 이용하여 인산삼칼슘계 과립과 과립을 형성하지 않은 인산삼칼슘계 분말을 분리하고 분리된 인산삼칼슘계 과립을 건조하며 건조된 인산삼칼슘계 과립을 600~1000℃의 온도로 소결하여 젤라틴을 제거하고 인산삼칼슘계 과립에 기공을 형성시킨다. 이를 측량기를 통해 1 cc 부피를 앰플에 넣고 밀봉한다. 골형성단백질2형은 실시 예1에서 만든 1.5 mg/ml농도 1 cc 원료를 앰플에 측량하여 주입하고 동결건조기에서 표1의 조건으로 동결건조하여 밀봉한다. 골이식재 앰플(41)과 골형성단백질2형 앰플(42)과 Ti 임플란트(43)로 이루어진 키트를 구성한다.Ti bone calcium phosphate synthetic bone composed of Ti implant and calcium phosphate synthetic bone ampoule and
실시 예 4 Example 4
성장인자가 골이식재와 함께 봉입된 앰플과 Ti 임플란트로 구성된 키트:Kit consisting of ampoule and Ti implants with growth factor encapsulated with bone graft material:
인산삼칼슘계 과립의 골이식재를 실시 예 2에서 기술한 바대로 제작하고 골형성단백질2형을 실시 예1에서 기술한 바대로 제작한다. 1.5 mg/ml농도 1 cc 골형성단백질 2형을 앰플에서 표 1조건으로 동결건조한 이후에 1 cc 인산삼칼슘계 과립을 앰플에 함께 넣어 밀봉한다. 이렇게 골형성단백질2형(53)이 골이식재(52)와 함께 저장된 앰플(500)과 폭경 4 mm 길이 10 mm Ti 임플란트(51)로 이루어진 키트로 구성한다.The bone graft material of tricalcium phosphate granules is prepared as described in Example 2 and the
실시예 5. Example 5.
성장인자가 골이식재에 코팅되어 보관된 앰플과 Ti 임플란트로 구성된 키트:A kit consisting of ampoules and Ti implants stored with growth factors coated on bone grafts:
인산삼칼슘계 과립의 골이식재를 실시 예 2에서 기술한 바대로 제작하고 골형성단백질2형을 실시 예1에서 기술한 바대로 제작한다. 골형성단백질 2형 1.5 mg/ml 원액을 1 cc 앰플에 주입하고 인산삼칼슘계 과립을 앰플에 함께 넣어 표 1조건으로 동결건조한 이후에 밀봉한다. 이렇게 골형성단백질2형이 골이식재에 코팅되어 저장된 앰플(62)과 폭경 4 mm와 길이 10 mm Ti 임플란트(61)로 이루어진 키트로 구성한다.The bone graft material of tricalcium phosphate granules is prepared as described in Example 2 and the
실시예 6. Example 6.
셀룰로즈 용액과 칼슘 인산염 합성 분말골로 구성된 젤 형상의 골이식재 주사기 용기와 골형성단밸질2형 앰폴과 Ti 임플란트로 구성된 키트:Gel-like bone graft material consisting of cellulose solution and calcium phosphate synthetic powder bone Syringe container and osteogenesis kit consisting of
셀룰로즈 1~20% 용액을 0.5 cc 칼슘 인산염 합성 분말골에 함침시켜 저장한 주사기 용기(73)를 표1과 같이 동결건조한 것과 0.5 cc 골형성단백질2형 앰플(72)과 Ti 임플란트(71)로 이루어진 키트로 구성한다.The
실시예 7. Example 7.
Polytetrafluoroethlylen 시트의 차폐막과 Ti 임플란트 앰플 및 골형성단백질2형 앰플로 구성된 키트:Kit consisting of shielding membrane of Polytetrafluoroethlylen sheet and Ti implant ampoule and
두께 0.1~0.3mm의 Polytetrafluoroethlylen 시트를 10mmX20mm의 크기로 제단한 차폐막(83)을 0.25 mg 골형성단백질2형 앰플(81)과 폭경 4 mm 길이 10 mm Ti 임플란트(82)로 이루어진 키트로 구성한다.
A shielding
실시 예8. Example 8.
골형성단백질2형 성장인자가 칼슘인산염 합성골과 함께 보관된 앰플과 Ti 임플란트 및 polytetrafluoroethylen시트로 구성된 키트: Kits composed of ampoules and Ti implants and polytetrafluoroethylen sheets stored with
0.25mg 골형성단백질2형이 동결건조된 앰플(92)과 0.5 cc 칼슘인산염 합성골 앰플(91)과 직경 4 mm와 길이 10 mm Ti 임플란트 앰플(93) 및 두께 0.1~0.3mm의 Polytetrafluoroethlylen 시트를 10mmX20mm의 크기로 제단한 차폐막(94)으로 이루어진 키트로 구성한다.
A 0.25 mg
11.............골형성단백질2형을 식립 직전에 도포한 Ti 임플란트,
12.............골형성단백질2형을 임플란트 표면에 동결건조로 코팅한 Ti 임플란트,
13.............골형성단백질2형을 적용하지 않은 Ti 임플란트,
14..............동결건조되어 Ti 임플란트 표면에 코팅된 골형성단백질2형,
31............골형성단백질2형 앰플,
32.............Ti 임플란트,
41.............골이식재 앰플,
42.............골형성단백질2형 앰플,
43.............Ti 임플란트,
500.............골형성단백질2형이 골이식재와 함께 봉입된 앰플,
51............. Ti 임플란트,
52.............골이식재,
53.............골형성단백질2형앰플,
61.............Ti 임플란트,
62.............골형성단백질2형이 코팅된 골이식재 앰플,
71.............Ti 임플란트,
72.............골형성단백질2형앰플,
73.............주사용기에 보관된 젤형 골이식재,
81.............골형성단백질2형앰플,
82.............Ti 임플란트,
83.............Polytetrafluoroethylen 차폐막,
91.............골이식재 앰플,
92.............골형성단백질2형앰플,
93.............Ti 임플란트,
94.............Polytetrafluoroethylen 차폐막.11 ............ Ti implant implanted with bone
12 ............ Ti implant implanted with lyophilized
13 ............ Ti implants without bone
14 .............. Freeze-dried bone-forming
31 ............
32 ............ Ti implants,
41 ............. bone graft material ampoule,
42 .............
43 ............ Ti implant,
500 ............. The bone
51 ............ Ti implant,
52 ............. bone graft material,
53 .............
61 ............ Ti implants,
62 .............
71 ............ Ti implants,
72 .............
73 .............. Gelled bone graft material stored in the main machine,
81 .............
82 ............ Ti implants,
83 ............ Polytetrafluoroethylen shielding film,
91 ............. bone graft material ampoule,
92 .............
93 ............ Ti implants,
94 ............. Polytetrafluoroethylen shielding film.
Claims (6)
A Ti implant kit comprising a growth factor in addition to the Ti implant and coating the growth factor on the Ti implant to apply the solution to the growth factor immediately before the Ti implant is placed.
The growth factor according to claim 1, wherein the growth factors are BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12 and BMP- BMPs selected from 13, co-duplexes of amino acids constituting them (conjugates made by twisting amino acids of B2 and amino acids of B4), fibroblast growth factor or protein such as GDF, TGF-β super group, platelet-derived growth factor, One or more implant kits selected from the group consisting of insulin-like growth factor, epidermal growth factor and transformative growth factor, keratinocyte growth factor 2 (KGF2) and MP52 protein and recombinant protein of said growth factor .
The method of claim 1, 2, PCL, PLA, PLGA, PGA synthetic absorbent polymer in addition to the Ti implant; Natural absorbent polymers of alginic acid, chitosan, collagen, hyaluronic acid and cellulose and mixtures thereof; poly (vinylidene fluoride), poly (tetrafluoroethylene), poly (vinyl alcohol), poly (hydroxyalkanoate), poly (ethylene terephthalate), poly (butylene terephthalate), poly (methyl methacrylate), poly (hydroxyethyl methacrylate), poly (N- isopropylacrylamide), poly (dimethyl siloxane), polydioxanone, and polypyrrole, poly (glycolic acid), poly (lactic acids), poly (ethylene oxides), poly (lactide-co-glycolides), poly (s-caprolactone), polyanhydrides, A kit for Ti implant further comprising polyphosphazenes, poly (ortho-esters and polyimides) synthetic polymers; and synthetic bones, allogeneic bone, xenograft, demineralized bone and calcium phosphate.
[4] The kit for a Ti implant according to claim 3, wherein the combination of the growth factor and the bone graft material is composed of a lyophilized vial and a bone graft vial, or a combination of growth factors and bone graft material.
The kit for a Ti implant according to claim 4, wherein the bone graft material is contained in a gel-like scaffold, filled in a syringe or vial, freeze-dried, and stored in a vial or a syringe.
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