KR20140027639A - Biomaterials using tooth powder and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 치아 분말과 β-TCP(β-tricalcium phosphate)가 혼합된 생체재료 및 그 제조방법, 보다 구체적으로는 세라믹 골 이식재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a biomaterial mixed with tooth powder and β-tricalcium phosphate (β-TCP), and a method of manufacturing the same, and more particularly to a ceramic bone graft material and a method of manufacturing the same.
일반적으로 외상, 기형 혹은 생리학적 현상 등에 의해 뼈조직이 손상된 경우, 그 부위에 골을 채워서 신생골을 생성시킨다. 골 결손부의 회복을 위한 가장 보편적인 방법은 다른 부위의 자신의 골을 일부 채취하여 이식하는 자가 이식방법(autograft), 다른 사람의 뼈를 화학 처리하여 이식하는 동종 이식방법(allograft), 동물의 뼈를 화학 처리하여 이식하는 이종 이식방법(xenograft) 등이 있다. 일반적으로 자가골은 골형성, 골유도, 골전도의 성질을 모두 가지므로 자가 이식방법이 가장 좋은 이식 방법으로 평가되지만, 자가 이식방법은 이차적인 수술이 필요하고 그에 따른 감염 및 혈액 손실의 위험을 증가시키고, 필요한 만큼의 양을 얻기가 힘들다는 단점이 있다. 동종 이식방법은 질환 전달 및 면역반응이 일어날 수 있는 위험이 있다. 이종 이식방법 역시 면역반응이 일어날 수 있고, 확률은 낮지만 광우병 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 생체유리와 여러 조성의 인산칼슘염과 탄산칼슘염 등 충분한 양의 골을 쉽게 얻을 수 있으며, 질병에 대한 전염 가능성이 없고, 기존 이식재를 대체할만한 성능을 갖는 생체친화성이 우수하고 이식시 적절히 흡수되어 재생골로 치환될 수 있는 합성골 이식재가 요구되고 있다. In general, when a bone tissue is damaged due to trauma, malformation, or physiological phenomena, a new bone is formed by filling the bone with the bone. The most common methods for the recovery of bone defects are autografts that are obtained by taking some of their own bone at other sites, autologous bone grafting techniques (allografts), animal bone grafts And xenografts that are chemically treated and transplanted. Although autogenous bone is generally considered to be the best grafting method since autogenous bone has all the properties of bone formation, bone induction, and bone conduction, the autotransplantation method requires secondary surgery and thus increases the risk of infection and blood loss And it is difficult to obtain the necessary amount. Allogeneic transplantation has the potential to cause disease transmission and immune reactions. The xenotransplantation method can also cause an immune response, and the probability of mad cow disease is low. In order to overcome these problems, it is possible to easily obtain a sufficient amount of bone such as calcium phosphate and calcium carbonate salts of bio-glass and various compositions, and there is no possibility of transmission to disease, and biocompatibility There is a demand for a synthetic bone graft material which is excellent and can be appropriately absorbed at the time of implantation and be replaced with a regenerated bone.
대표적인 합성골 대체재로 수산화인회석(Hydroxyapatite, HA), 삼인산칼슘(Tricalcium phosphate, TCP), 이상인산칼슘(biphasic calcium phosphate, BCP) 등의 인산칼슘계 세라믹, 바이오글래스(Bioglass), 칼슘카보네이트(calcium carbonate) 등이 있다. 이 중 인산칼슘계 세라믹인 수산화인회석과 삼인산칼슘(TCP)은 대표적인 생체재료이고, 합성골 대체재로서 각광받고 있다.Representative synthetic bone substitutes include calcium phosphate ceramics such as hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate (TCP) and biphasic calcium phosphate (BCP), bioglass, calcium carbonate ). Hydroxyapatite and calcium triphosphate (TCP), which are calcium phosphate type ceramics, are typical biomaterials and have attracted attention as synthetic bone substitutes.
수산화인회석은 실제 뼈를 구성하는 무기성분과 결정학적, 화학적으로 유사하고 뼈와 직접 결합하는 특성이 있으나, 생체 내 낮은 용해성으로 인하여 계면에서 결합한 뼈가 더 이상 안으로 자라 들어가지 못해 완전히 뼈로 치환되지 못하고 끝까지 남아있는 단점이 있다. 삼인산칼슘의 뼈와 직접 결합한다는 특성은 수산화인회석과 비슷하지만 생체 내에서 점점 용해되어 결국 없어지는 특성을 지니고 있다. 따라서, 다공성 구조의 삼인산칼슘 과립을 인공골로 이용하기 위해서는 충분한 강도를 유지해야 한다.Hydroxyapatite is crystallographically and chemically similar to the inorganic constituent of the actual bone and has a property of directly binding to the bone. However, due to low solubility in vivo, the bone bound at the interface can not grow into the inside, There are disadvantages remaining until the end. The property of calcium triphosphate binding directly to bones is similar to that of hydroxyapatite, but it is gradually dissolving in vivo and eventually disappearing. Therefore, sufficient strength must be maintained in order to use the porous calcium phosphate granules as artificial grains.
삼인산칼슘은 무균의 인공재료로 혈액이나 조직을 매개로 하는 감염으로부터의 위험성을 제거할 수 있는 대표적인 생체친화성 골대체재이다. 구체적으로 삼인산칼슘은 미세기공으로 연결된 생체활성 재료로 수산화인회석보다 높은 용해도를 보이며, 다른 calcium phosphate ceramics보다 빠른 흡수를 보이고, 골형성을 촉진하는 한편, 용출, 흡수의 과정을 거쳐 자가골로 치환될 수 있다.Calcium triphosphate is a representative biocompatible goal frame that can remove the risk from blood or tissue-borne infection with sterile artificial material. Specifically, calcium triphosphate is a biologically active material that is linked to microparticles and exhibits higher solubility than hydroxyapatite. It exhibits faster absorption than other calcium phosphate ceramics, promotes bone formation, and can be replaced with autogenous bone through elution and absorption processes .
한편, 삼인산칼슘은 동질이형이 없는 수산화인회석과는 달리 크게 β상과 α상의 동질이형을 갖는데, β상은 저온상으로 육방정계결정을 갖고, 일반적으로 이 저온상 β상을 1180℃ 초과의 온도에서 열처리하면 단사정계를 갖는 고온상 α상으로 상전이한다. 이 고온형 α상은 물과 격렬히 반응하기 때문에 생체 이식재로 쓰기에는 부적합하다. 또한, 밀도가 높은 β상에서 밀도가 낮은 α상으로의 상전이는 소결체의 미세한 균열을 유발하여 전체적인 재료의 강도저하를 초래한다. 상기의 이유로 인공골 재료로는 β상의 삼인산칼슘이 선호되고 있으며, 생체 흡수성이 뛰어난 삼인산칼슘의 β상을 생체 재료로 응용하기 위해서는 고밀도의 소결체를 얻는 것이 필수적이다.On the other hand, calcium triphosphate has a heterogeneous β-phase and α-phase, unlike hydroxyapatite, which has no homogeneous heterogeneous form. The β-phase has hexagonal crystals in a low-temperature phase. In general, the low- Phase transformation into a high-temperature phase having a monoclinic phase. This high-temperature α-phase reacts violently with water and is therefore unsuitable for use as a living implant. In addition, the phase transition to the? -Phase having a low density on the high density? Causes a fine crack in the sintered body, resulting in a reduction in the strength of the entire material. As the artificial bone material, β -phosphate calcium triphosphate is preferred, and it is essential to obtain a high-density sintered body in order to apply the β-phase of calcium triphosphate having excellent bioabsorbability as a biomaterial.
이상인산칼슘(biphasic calcium phosphate, BCP)은 치과와 정형외과에서 많이 쓰이는 골이식 대체제로, 수산화인회석과 삼인산칼슘의 두 상을 혼합한 것이다. 이러한 이상인산칼슘은 체내에서 점진적으로 분해되며 체액으로 방출된 칼슘, 인산염 이온이 국소적인 부위에서 체액의 과포화상태를 유발하여 세라믹 표면에 생물학적 아파타이트의 침전을 이루게 된다. 이러한 아파타이트층이 골형성 세포의 부착을 조장하고 이상인산칼슘의 골전도성에 기여하게 된다. Biphasic calcium phosphate (BCP) is a bone graft substitute commonly used in dentistry and orthopedic surgery. It is a mixture of two phases, hydroxyapatite and calcium triphosphate. The abnormal calcium phosphate is gradually degraded in the body, and calcium and phosphate ions released into the body fluid cause supersaturation of the body fluid at the localized site, thereby forming biological apatite on the ceramic surface. This apatite layer promotes the attachment of osteoblasts and contributes to the bone conduction of the abnormal calcium phosphate.
골조직의 60~70%는 무기결정으로 구성된다. 골의 무기결정은 골의 기계적 강도를 높게 할 뿐만 아니라 생리적으로 조직액 내의 Ca2 +, PO4 3 - 과 같은 무기이온의 저장고로서 역할을 한다. 골조직의 무기결정은 일반적으로 수산화인회석(HA)의 결정구조를 가지고 있다. 하지만 골 결정의 표면에 존재하는 이온의 구조는 순수한 수산화인회석과는 달리 반응성이 매우 높아 문제가 된다.60 to 70% of the bone tissue is composed of inorganic crystals. The inorganic crystals of the bone not only increase the mechanical strength of the bone but physiologically act as a reservoir of inorganic ions such as Ca 2 + and PO 4 3 - in the tissue fluid. Inorganic crystals of bone tissue generally have the crystal structure of hydroxyapatite (HA). However, the structure of the ion existing on the surface of the bone crystal is problematic because it is highly reactive, unlike pure hydroxyapatite.
이에 따라, 생체 내에 존재하는 수산화인회석과 비슷한 구조를 가지는 인공골 재료를 개발하기 위한 시도로 100여 년 전에 Calcium-sulfate(gymsup)를 사용하였지만, 조기에 빠른 흡수로 인해서 충분한 골의 성장을 유도하지 못하였다. 수산화인회석, 생체유리, 생체도재, polymer 등에 대한 물리적, 화학적 성질을 연구하였으나, 아직까지는 골의 무기결정과 비슷한 물리적, 화학적 성질이 비슷한 인공 합성물은 소개되지 않고 있는 실정이다. 골과 유사한 구조를 가진 수산화인회석(HA)이나, 삼인산칼슘(TCP) 등이 소개되고 있지만, 이식 후 이식재료의 흡수라는 측면에서는 만족할 만한 결과를 보여주지 못하고 있다.Thus, calcium-sulfate (gymsup) was used more than 100 years ago in an effort to develop artificial bone materials with a structure similar to that of hydroxyapatite present in vivo, but it does not induce sufficient bone growth due to premature rapid absorption I did not. Hydroxyapatite, bio-glass, bio-porcelain, and polymer. However, synthetic compounds similar in physical and chemical properties to those of inorganic crystals have not yet been introduced. (HA) or calcium triphosphate (TCP), which have similar structures to bone, have been introduced, but they have not shown satisfactory results in terms of absorption of the graft material after transplantation.
Ceramics가 골로 대체되는 과정을 보면, 용해, 침전, 이온 변화, 침착, 화학주성, 세포 부착과 증식, 세포 분화, 세포외 기질 형성이라는 기전에 의해 주변 환경 또는 골과 반응하게 된다. 또한, 삼인산칼슘의 생체분해성이 물리적, 화학적인 용해 또는 분해과정을 거치는 단계와 파골세포와 식세포의 분해과정에 의해서 일어나고, 이식 초기에는 주로 물리, 화학적인 분해과정이 주를 이루고, 후반기로 갈수록 세포와 관련된 형태의 흡수를 보이면서, 골개조 현상이 일어나게 된다. α와 β-TCP의 흡수양상을 살펴보면, 4주에서는 양자 모두 흡수양상이 비슷하고, 16주에서는 각각 70%, 40% 존재, 68~86주에서는 양자 모두 10% 이하로 남게 되므로, 인공치아는 5~6개월 이후에나 식립해야 한다. 또한, Goettinggen miniature pigs와 같은 실험동물들에 이식된 TCP의 골형성 과정에서 초기에는 hydrolytic-cellular degradation이 주로 일어나고, 후반기 20주 이상에서는 bifunctional remodeling이 일어남을 여러 종래기술로부터 확인할 수 있다. 한편, 삼인산칼슘(TCP)은 12~18개월 내에 완전히 흡수되고, 해부학적으로나 기능적으로 골로 대체된다. In the process of replacing ceramics with bone, they react with the surrounding environment or bone by mechanisms such as lysis, precipitation, ion change, deposition, chemotaxis, cell adhesion and proliferation, cell differentiation and extracellular matrix formation. In addition, the biodegradability of calcium triphosphate is caused by physical and chemical dissolution or degradation processes and osteoclast and phagocytic degradation processes. In the early stage of transplantation, mainly physicochemical degradation processes are dominant, The bone reshaping phenomenon occurs. The absorption patterns of α and β-TCP are similar in absorption at 4 weeks, 70% at 40 weeks, 40% at 16 weeks, and less than 10% at 68-86 weeks. It should be placed after 5 ~ 6 months. It is also known from the prior art that hydrolytic-cellular degradation occurs primarily in the osteogenesis process of TCP implanted in experimental animals such as Goettinggen miniature pigs, and bifunctional remodeling occurs in the later 20th week. On the other hand, calcium triphosphate (TCP) is completely absorbed within 12 to 18 months, and is anatomically and functionally replaced by bone.
골대체재의 흡수는 초기에는 이식재의 물리, 화학적 성질에 따라 많은 차이를 보이게 된다. Ca-P 생체물질의 분해는 물리학적으로는 입자의 크기, 기공의 크기, 표면적, 결정의 크기나 구조에 따라 영향을 받고, 화학적으로는 pH나 Ca/P ratio, 소결시의 압력과 온도, 이온의 구조에 따라 많은 영향을 받게 된다. 골 결정의 크기는 결정의 용해도와 관계가 있다. 특히 극미세결정의 용해도는 전적으로 결정의 크기에 좌우되는 것으로 아주 작은 양의 크기 변화도 용해도에 민감한 영향을 주게 된다. 골결정은 생성된 후 성숙과정에 의해 약간의 화학적, 구조적 변화를 겪게 된다. 일반적으로 결정의 표면에 존재하는 것으로 믿어지는 PO4 3 -, CO3 2 - 과 같은 비결정 이온들의 양은 감소한다. 따라서, 성숙된 골결정은 미성숙된 골결정에 비해 반응성이 낮아지게 된다. Initially, the absorption of the goal posture varies greatly depending on the physical and chemical properties of the implant. The decomposition of Ca-P biomass is physically influenced by particle size, pore size, surface area, size and structure of crystals, chemically the pH, Ca / P ratio, pressure and temperature during sintering, It depends on the ion structure. The size of the bone crystal is related to the solubility of the crystal. In particular, the solubility of ultrafine crystals depends solely on the size of the crystals, and even small changes in size will have a sensitive effect on solubility. After the bone crystals are formed, they undergo some chemical and structural changes due to the maturation process. The amount of amorphous ions such as PO 4 3 - , CO 3 2 - generally believed to be present on the surface of the crystal decreases. Thus, mature bone crystals are less reactive than immature bone crystals.
Bioactive ceramic의 반응성은 Ca/P의 비율 또는 Carbonate와 PO4 3 -의 성분비에 의해서 차이가 난다. 상기 문헌들에 의하면, 삼인산칼슘(TCP)은 수산화인회석(HA)보다 산성에서 12.3배, 염기에서 22.3배 빨리 흡수되며, 이러한 흡수에 영향을 미치는 용해도는 Ca/P ratio이며, 삼인산칼슘(TCP)의 Ca/P ratio는 1.67이고, 수산화인회석(HA)의 Ca/P ratio는 1.7임을 알 수 있다. The reactivity of bioactive ceramics depends on the Ca / P ratio or the ratio of carbonate and PO 4 3 − . According to these documents, trisodium phosphate (TCP) is absorbed 12.3 times faster in acid than in hydroxyapatite (HA) and 22.3 times faster in base, and the solubility which affects this absorption is Ca / P ratio, The Ca / P ratio was 1.67 and the Ca / P ratio of hydroxyapatite (HA) was 1.7.
현재의 동종골 위주의 이식재 시장에서 보다 다양성을 추구하기 위한 여러가지 시도들이 진행되고 있는데, 특히 자가치아를 이용한 이식재와 Platelet-Rich Plasma(PRP) 혼합을 이용한 방법 등이 이식재의 다양성을 높이는데 일조하고 있다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 아직까지는 골의 무기결정과 비슷한 물리적, 화학적 성질이 비슷한 인공 합성물은 소개되지 않고 있는 실정이며, 수산화인회석(HA)이나, 삼인산칼슘(TCP) 등은 이식 후 이식재료의 흡수라는 측면에서는 만족할 만한 효과를 보여주고 있지 못하다.Various attempts have been made to pursue more diversity in the current allograft-based implantable materials market. In particular, the use of autogenous implants and Platelet-Rich Plasma (PRP) blends have helped to increase the diversity of implants . However, as mentioned above, artificial compounds similar in physical and chemical properties similar to those of inorganic crystals of bone have not yet been introduced, and hydroxyapatite (HA) or calcium triphosphate (TCP) It is not satisfactory in terms of absorption.
본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 수산화인회석(HA)을 대신하여 천연 생체재료인 치아 분말과 β-TCP를 혼합하여 치아 분말이 수산화인회석(HA)을 대신할 수 있는 생체재료임을 확인하였고, 또한 새로운 합성골 이식재로 사용될 수 있음을 확인하였다.In order to solve the above problems, the present inventors confirmed that tooth powder is a biomaterial that can substitute for hydroxyapatite (HA) by mixing β-TCP with tooth powder which is a natural biomaterial instead of hydroxyapatite (HA). We also confirmed that it could be used as a new synthetic bone graft.
치아 분말의 경우, 수산화인회석과 성분이 유사할 뿐만 아니라 여러 연구를 통해서 안정성과 유효성이 입증되었는데, 특히 생체 친화성이 있고, 골전도성이 있으며, 조직 내에서 흡수될 뿐 아니라, 그 비용도 다른 재료들에 비해 저렴하다는 장점이 있는 바, 수산화인회석(HA)을 대신하여 치아 분말을 사용하게 되었다.In the case of tooth powders, the components are similar to those of hydroxyapatite, and various studies have proved their stability and effectiveness, especially biocompatible, bone conductive, absorbed in tissues, and cost different materials. Compared to the advantage of being inexpensive bar, hydroxyapatite (HA) to replace the tooth powder has been used.
본 발명의 목적은 치아 분말과 β-TCP(β-tricalcium phosphate)가 혼합된 생체재료, 보다 구체적으로는 세라믹 골 이식재 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a biomaterial mixed with tooth powder and β-tricalcium phosphate (β-TCP), more specifically, ceramic bone graft material and a method of manufacturing the same.
본 발명의 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.The objects and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 치아 분말과 β-TCP(β-tricalcium phosphate)가 혼합된 것을 특징으로 하는 생체재료 및 그 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a biomaterial and a method of manufacturing the same, characterized in that the tooth powder and β-TCP (β-tricalcium phosphate) are mixed.
이때, 본 발명의 일실시예에 사용되는 치아 분말과 β-TCP(β-tricalcium phosphate)의 혼합비는 3:1일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료는 특히 합성골 이식재인 세라믹 골이식재로 사용될 수 있다.At this time, the mixing ratio of the tooth powder and β-TCP (β-tricalcium phosphate) used in one embodiment of the present invention may be 3: 1, but is not necessarily limited thereto. In addition, the biomaterial according to an embodiment of the present invention may be used as a ceramic bone graft material, in particular a synthetic bone graft material.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료가 골 이식재로 사용되는 경우, 압착, 압축, 가압접촉, 패킹, 압박, 굳힘 등의 방법을 사용하여, 퍼티, 페티스트, 주형 가능한 스트립, 블록, 칩 등의 형태로 성형하여 사용할 수 있고, 화학적 첨가물을 이용하여 겔, 분말, 페이스트, 정제, 펠렛 등의 형태로 제형하여 사용할 수 있으며, 분말 형태 그대로 사용하는 것도 가능하다.On the other hand, when the biomaterial according to an embodiment of the present invention is used as a bone graft material, using a method such as compression, compression, pressing contact, packing, pressing, hardening, putty, pistist, moldable strip, block, It can be molded and used in the form of chips, and can be used in the form of gels, powders, pastes, tablets, pellets, etc. using chemical additives, and can also be used as it is in powder form.
본 발명의 일실시예에 따른 생체재료 제조방법은 치아 우식이나 충전물이 없는 치아를 선별하는 제1단계; 상기 제1단계에서 선별된 치아를 5% 과산화수소 수용액으로 세척한 후, 증류수로 3회 이상 초음파 세척하는 제2단계; 상기 제2단계를 거친 치아를 1230℃ 이상에서 3시간 이상 열처리하는 제3단계; 상기 열처리된 치아를 분쇄하는 제4단계; 및 상기 제4단계에서 얻어진 치아 분말에 β-TCP(β-tricalcium phosphate)를 혼합하는 제5단계를 포함한다..Biomaterial manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises the first step of selecting a tooth without tooth caries or filling; A second step of washing the tooth selected in the first step with 5% aqueous hydrogen peroxide solution, followed by ultrasonic cleaning three times or more with distilled water; A third step of heat-treating the teeth having passed through the second step at 1230 ° C. or more for 3 hours; A fourth step of grinding the heat treated tooth; And a fifth step of mixing β-TCP (β-tricalcium phosphate) with the tooth powder obtained in the fourth step.
또한, 다음의 공정을 적용하여 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료 제조방법은 생체재료, 특히 세라믹 골 이식재를 제조할 수 있다. 이 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료 제조방법은 치아 우식이나 충전물이 없는 치아를 선별하는 단계; 상기 선별단계에서 선별된 치아를 5% 과산화수소 수용액으로 세척한 후, 증류수로 3회 이상 초음파 세척하는 단계; 세척 단계를 거친 치아를 1230℃ 이상에서 3시간 이상 열처리하는 단계; 상기 열처리된 치아를 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄단계에서 얻어진 치아 분말에 β-TCP(β-tricalcium phosphate)를 혼합하는 단계를 포함한다. In addition, the biomaterial manufacturing method according to an embodiment of the present invention by applying the following process can produce a biomaterial, in particular, ceramic bone graft material. Biomaterial manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of selecting a tooth without tooth caries or filling; Washing the teeth selected in the selection step with 5% aqueous hydrogen peroxide solution, followed by ultrasonic cleaning three times or more with distilled water; Heat-treating the treated teeth at 1230 ° C. or more for 3 hours or more; Grinding the heat treated tooth; And mixing β-TCP (β-tricalcium phosphate) with the tooth powder obtained in the grinding step.
보다 유리하게는, 고온처리된 치아를 500㎛ 이하로 분쇄하는 것이 좋다.More advantageously, it is preferable to grind the hot-treated teeth to 500 μm or less.
본 발명의 일실시예에 따른 생체재료에, 예를 들면 암 및 골다공증으로부터 선택되는 병리 증상을 예방하거나 치료하기 위한 분자와 같은 하나 이상의 치료용 분자를 도입하는 것을 고려할 수 있다.Incorporating one or more therapeutic molecules, such as molecules for preventing or treating a pathological condition selected from, for example, cancer and osteoporosis, into a biomaterial according to one embodiment of the invention.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료에, 생체재료가 의도되는 환자에서 채취한 지방 조직 또는 임의의 다른 조직이나 세포제제를 도입하는 것을 고려할 수 있는데, 이 지방 조직이나 이의 제제는 미리 혈액 또는 혈장 또는 생리적 염수에 현탁된 것이다.In addition, it may be considered to introduce adipose tissue or any other tissues or cellular preparations taken from a patient intended for the biomaterial into the biomaterial according to an embodiment of the present invention, wherein the adipose tissue or a preparation thereof may be prepared in advance. Or suspended in plasma or physiological saline.
또한, 천연 또는 합성 성장 인자는 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료로 도입될 수 있다. 또한, 유기체에서 생체재료의 재흡수 및 이의 운명의 의학적 영상화에 의하여 가시화를 촉진하는 생체마커 또는 조영제의 존재를 고려할 수도 있다.In addition, natural or synthetic growth factors may be introduced into the biomaterial according to one embodiment of the present invention. It is also possible to consider the presence of biomarkers or contrast agents that facilitate visualization by resorption of biomaterials and medical imaging of their fate in the organism.
골 결합의 크기 및 배열에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료로의 충진은, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료의 이식 부위에서 골 복원이 일어나는 동안, 영향을 받은 조직에 필요한 기계적 강도를 부여하는 일시적인 골접합술(골합성) 적용과 결합될 수 있다. 본 발명자들이 확인한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료의 이식은 단기간(수 주일)에 골 조직 형성을 촉진할 수 있었다.According to the size and arrangement of bone bonds, filling with biomaterials according to one embodiment of the present invention is necessary for affected tissues during bone restoration at the site of implantation of the biomaterials according to one embodiment of the present invention. It can be combined with temporary osteosynthesis (osteosynthesis) application that confers mechanical strength. As confirmed by the present inventors, the implantation of the biomaterial according to one embodiment of the present invention could promote bone tissue formation in a short period of time (weeks).
본 발명의 일실시예에 따른 생체재료, 보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에 따른 이식재는 선행 기술의 단점을 보완하고 얻어질 혈관신생 및 경도 면에서 우수한 품질의 뼈를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료를 제조하는 방법은 단순하고 실시하기 쉽고, 치료될 개체에 다단계 공정을 요구하지 않고, 선행 기술 방법과 비교하여 상대적으로 저렴하다.The biomaterial according to an embodiment of the present invention, more specifically, the implant material according to the embodiment of the present invention can compensate for the shortcomings of the prior art and obtain bone of excellent quality in terms of angiogenesis and hardness to be obtained. In addition, the method for producing a biomaterial according to an embodiment of the present invention is simple and easy to implement, does not require a multi-step process for the individual to be treated, and is relatively inexpensive compared to the prior art methods.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료(세라믹 골 이식재 등)를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 실험토끼의 머리뼈 부분에 골 결손부를 형성한 사진이다.
도 3은 실험토끼의 머리뼈 부분에 골 결손부를 형성한 후, 골 결손부에 본 발명에 따른 골 이식재를 처리한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 치아 분말의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. A, B, C, D의 배율은 각각 X100, X500, X1000, X3000이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 β-TCP의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. A, B, C, D의 배율은 각각 X100, X500, X1000, X3000이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 치아 분말과 β-TCP의 ATR-FTIR(Attenuated Total Reflectance - Fourier transform infrared)의 스펙트럼 사진이다.
도 7은 4주차 대조군 및 실험 1, 2, 3군의 Micro-CT 사진이다. A, B, C, D 각각 대조군, 실험 1군, 실험 2군, 실험 3군의 사진이다.
도 8은 8주차 대조군 및 실험 1, 2, 3군의 Micro-CT 사진이다. A, B, C, D 각각 대조군, 실험 1군, 실험 2군, 실험 3군의 사진이다.
도 9는 4주차 대조군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 10은 4주차 실험 1군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 11은 4주차 실험 2군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 12는 4주차 실험 3군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 13은 8주차 대조군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 14는 8주차 실험 1군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 15는 8주차 실험 2군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.
도 16은 8주차 실험 3군의 골결손부를 포함한 골표본 사진이다.1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a biomaterial (ceramic bone graft material, etc.) according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph of the bone defects formed on the head bones of the experimental rabbit.
3 is a photo of the bone graft treated with the bone graft material according to the present invention after the bone defect is formed in the head bone portion of the experimental rabbit.
Figure 4 is a scanning electron microscope (SEM) picture of the tooth powder according to an embodiment of the present invention. The magnifications of A, B, C, and D are X100, X500, X1000, and X3000, respectively.
5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of β-TCP according to an embodiment of the present invention. The magnifications of A, B, C, and D are X100, X500, X1000, and X3000, respectively.
FIG. 6 is a spectrum photograph of ATR-FTIR (Attenuated Total Reflectance-Fourier transform infrared) of tooth powder and β-TCP according to an embodiment of the present invention.
7 is a micro-CT picture of the control group 4 and experiment 1, 2, 3 group. A, B, C, D are photographs of the control group, experiment group 1, experiment group 2, and experiment group 3, respectively.
FIG. 8 is a micro-CT photograph of week 8 control group and experiment 1, 2, 3 group. A, B, C, D are photographs of the control group, experiment group 1, experiment group 2, and experiment group 3, respectively.
Figure 9 is a bone sample photograph containing bone defects of the control group 4 weeks.
Figure 10 is a bone specimen photograph including bone defects of the fourth week of experiment 1 group.
FIG. 11 is a bone specimen photograph including bone defects of Week 2 group 2.
12 is a bone sample photograph including bone defects of the third group of the fourth experiment.
Figure 13 is a bone specimen including bone defects of the 8 week control group.
Figure 14 is a bone sample photograph containing bone defects of the eighth week experiment group.
FIG. 15 is a bone specimen photograph including bone defects of the 8th week experiment group 2.
16 is a bone sample photograph including bone defects of the third group of the eighth experiment.
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.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
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.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."
본 발명의 일실시예에 따른 생체재료는 치아 분말과 β-TCP를 혼합한 이식재에 관한 것으로서 우수한 골 형성률을 나타낸다.The biomaterial according to an embodiment of the present invention relates to an implant mixed with tooth powder and β-TCP and shows excellent bone formation rate.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 생체재료 및 그 제조방법, 보다 구제적으로는 치아 분말과 β-TCP를 혼합한 세라믹 골 이식재 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a biomaterial and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, and more specifically, a ceramic bone graft mixed with tooth powder and β-TCP and a method of manufacturing the same will be described in detail.
본 발명의 일실시예에 따른 생체재료, 보다 구체적으로는 세라믹 골 이식재를 치아 분말과 β-TCP를 혼합하여 제작한 후, 골 결손부에 이식하여 이식재의 골 형성 정도를 평가하였다.Biomaterials according to an embodiment of the present invention, more specifically, ceramic bone grafts were prepared by mixing tooth powder and β-TCP, and then implanted into bone defects to evaluate the degree of bone formation of the grafts.
실시예Example
실험동물 및 재료Laboratory Animals and Materials
실험동물Experimental animal
실험동물로는 동일 조건 하에서 사육된 체중 약 2.5~3.0㎏(15주) 내외의 NEW ZEALAND 가토 12마리를 사용하였다.Twelve new zealand rabbits of about 2.5 to 3.0 kg (15 weeks) of body weight were used as experimental animals.
실험재료Experimental material
본 실험에서는 이식재로 사람 치아 분말(Tooth powder, Chosun university dental hospital, Korea)과 β-Tricalcium Phosphate(TCP, Junsei, Japan)를 각각 1:1, 1:3, 3:1로 섞어서 사용하였다.
In this experiment, human tooth powder (Tooth powder, Chosun university dental hospital, Korea) and β-Tricalcium Phosphate (TCP, Junsei, Japan) were used as a mixture of 1: 1, 1: 3, and 3: 1, respectively.
이식재의 제조Manufacture of implant materials
발치된 치아 중 치아우식이나 충전물이 없는 건전한 치아를 선별(S110)하여 5% 과산화수소 수용액으로 세척한 후 증류수로 초음파세척기(Ultra Sonic 4020, KODO, Korea)를 이용하여 3회 이상 초음파 세척(S120)하였다. 세척 후 치아를 1230℃ 이상에서 전기로(Furnace MF-21G, JEIO TECH, Korea)를 이용하여 3시간 이상 회화 처리하여 감염 및 독성 여부가 있는 유기물들을 모두 제거하고 순수 무기물만을 얻어 내었다(S130). 고온 처리된 치아를 분쇄기(Mixer Mill mm400, Retsch, Germany)를 이용하여 500㎛ 이하로 분쇄하였다(S140). 이후, 분쇄된 치아 분말과 β-TCP를 각각 1:1, 1:3, 3:1로 혼합하였다(S150).
Healthy teeth without tooth caries or fillings were selected from the extracted teeth (S110) and washed with 5% aqueous hydrogen peroxide solution, followed by ultrasonic cleaning with distilled water (Ultra Sonic 4020, KODO, Korea) at least three times (S120). It was. After washing, the tooth was treated with an electric furnace (Furnace MF-21G, JEIO TECH, Korea) at 1230 ° C. or more for 3 hours to remove all of the organic substances with infection and toxicity, and only pure minerals were obtained (S130). The high temperature treated teeth were ground to 500 μm or less using a grinder (Mixer Mill mm400, Retsch, Germany) (S140). After that, the ground tooth powder and β-TCP were mixed at 1: 1, 1: 3, and 3: 1 (S150).
in vivo 실험(IRB승인번호: CDMDIRB-1009-A67) in In vivo experiment (IRB approval number: CDMDIRB-1009-A67)
실험 동물에 졸레틸(Zoletil, Virbac S. A, France)과 Xylazine(Rompun, Bayer, Korea)을 주입하여 전신 마취를 유도한 후, 두개부 수술 부위를 povidone iodine으로 소독하였다. 수술 부위를 2% lidocaine으로 침윤 마취한 후, 전두골의 전방부에서 후방부까지 중앙부를 따라 절개하였다. 골막까지 거상하여 두개골을 노출시킨 후 뇌경막에 손상을 주지 않도록 주의하면서 외경 8mm trephine bur를 이용하여 4개의 원형 골결손부를 형성하였다(도 2). 수술 후 당일과 2일까지 감염 예방을 목적으로 겐타마이신(Gentamycin, 동화약품, Korea)을 주입하였다. 12마리의 가토 중 6마리의 가토에 각각 4곳의 골결손부를 형성하였으며, 4곳의 골결손부에 대조군(empty defect), 실험 1군(치아 분말:β-TCP = 1:1), 실험 2군(치아 분말:β-TCP = 3:1), 실험 3군(치아 분말:β-TCP = 1:3)으로 나눠 각각 0.27g의 골이식재를 주입하였다(도 3). 4주 후에 또다시 6마리의 가토에 동일한 시술을 진행하였고, 처음 실험일로부터 8주 후에 4주군과 8주군을 동시에 희생하였다.After injecting zoletil (Zoletil, Virbac S. A, France) and Xylazine (Rompun, Bayer, Korea) into the experimental animals to induce general anesthesia, the surgical site of the head was disinfected with povidone iodine. The surgical site was infiltrated with 2% lidocaine and an incision was made along the central part from the anterior to the posterior part of the frontal bone. After raising the periosteum and exposing the skull, four circular bone defects were formed using an outer diameter 8 mm trephine bur while being careful not to damage the meninges (Fig. 2). Gentamicin (Gentamycin, Donghwa Pharm, Korea) was injected to prevent infection until the day and 2 days after surgery. Four bone defects were formed in each of six rabbits out of 12 rabbits, and the control group (empty defect) in four bone defects, the experimental group 1 (tooth powder: β-TCP = 1: 1), experiment 0.27 g of bone graft material was injected into two groups (tooth powder: β-TCP = 3: 1) and the third experimental group (tooth powder: β-TCP = 1: 3) (Fig. 3). Four weeks later, six rabbits underwent the same procedure, and eight weeks after the first experiment, four and eight weeks of sacrifice were simultaneously performed.
다시 말해, 본 발명자들은 상기와 같이 치아를 열처리하는 방식으로 치아 분말을 제조하고, 치아 분말과 기존의 우수한 세라믹 생체재료인 β-TCP를 사용하여 이를 혼합한 이식재를 토끼 두개골 결손부에 이식하여 4주와 8주에 걸쳐서 두개골의 회복 정도를 고찰하였다. 이식재의 구조와 성분은 아래와 같이 주사전자현미경(SEM), 적외선 분광분석(ATR-FTIR)에 의해 측정하였고, 골의 차오름 정도와 신생골의 분포를 측정하기 위해 Micro-CT와 조직학적 검사를 병행하여 두개골 샘플을 분석하였다.
In other words, the present inventors prepared the tooth powder by heat-treating the teeth as described above, and implanted the implant material mixed with the tooth powder and the existing excellent ceramic biomaterial β-TCP to the rabbit skull defect 4 The extent of skull recovery was reviewed over weeks and eight weeks. The structure and composition of the implants were measured by scanning electron microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (ATR-FTIR) as follows, and micro-CT and histological examination were performed to measure the degree of bone filling and the distribution of new bone. Skull samples were analyzed.
평가방법Assessment Methods
표면형상 관찰Surface shape observation
이식재의 표면형상은 이식재의 표면을 백금코팅하여 임계주사전자현미경(FE-SEM, Hitachi, S4800, Japan)으로 관찰하였다.The surface shape of the implant was observed with a critical scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi, S4800, Japan) by coating the surface of the implant with platinum.
ATRATR -- FTIRFTIR 분석 analysis
이식재의 고분자 사슬간 결합구조를 관찰하기 위하여 제조한 시료를 ATR-FTIR(Attenuated Total Reflectance - Fourier transform infrared, Nicolet 6700/8700, ThermoFisher Scientific)을 이용하여 적외선 분광 분석하였다.Samples prepared to observe the interchain linkage structure of the implant were analyzed by infrared spectroscopy using ATR-FTIR (Attenuated Total Reflectance-Fourier transform infrared, Nicolet 6700/8700, ThermoFisher Scientific).
조직학적 관찰Histological observation
실험 8주 경과 후 골결손부를 포함한 골표본을 채취하여 10% formalin으로 24시간 고정하고 Calci-Clear RapidTM(National Diagnostics, Atlanta, GA, USA)를 이용하여 12시간 탈회하였다. 조직을 흐르는 물에 씻은 후 Hypercentre XP tissue processor(Shandon, Cheshire, UK)를 이용하여 파라핀 처리 후 4~5㎛ 두께로 잘라서 hematoxylin-eosin과 Goldner's trichrome으로 염색하였다. 샘플을 준비하여 MagnaFire digital camera system(Image & Microscope Technology, Daejeon, Korea)를 사용하여 국소 부위의 신생골 밀도를 측정하였다.After 8 weeks of experiment, bone specimens including bone defects were collected, fixed with 10% formalin for 24 hours, and deciphered for 12 hours using Calci-Clear RapidTM (National Diagnostics, Atlanta, GA, USA). The tissues were washed in running water, and then paraffin-treated using Hypercentre XP tissue processor (Shandon, Cheshire, UK) and cut into 4-5 μm thick and stained with hematoxylin-eosin and Goldner's trichrome. Samples were prepared and measured new bone density of the localized area using a MagnaFire digital camera system (Image & Microscope Technology, Daejeon, Korea).
MicroMicro -- CTCT 촬영 shooting
가토 두개골 sample을 Micro-CT(Skyscan 1176, Belgium)으로 촬영하였다. 관전압은 60kV, 관전류는 167uA였으며, 0.5mm 알루미늄 여과(filteration)를 이용하였고 화소크기는 9um로 하였다. 촬영된 이미지는 Nerecon Reconstruction(1.6.4 version, Skyscan, Belgium)을 이용하여 Bmp파일로 변환하여 2D 이미지로 재건하였다.
Rabbit skull samples were taken with Micro-CT (Skyscan 1176, Belgium). The tube voltage was 60kV, the tube current was 167uA, 0.5mm aluminum filtration was used, and the pixel size was 9um. The captured images were converted into Bmp files using Nerecon Reconstruction (1.6.4 version, Skyscan, Belgium) and reconstructed as 2D images.
이식재의 물리/화학적 특성 평가Evaluation of Physical and Chemical Properties of Implants
표면형상Surface shape
치아 분말과 β-TCP의 표면상태를 분석하기 위하여 이식재의 표면 결정을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 치아 분말의 경우 고배율에서 촬영 결과, 표면이 각이 진듯한 결정성을 띄었으며(도 4), β-TCP의 경우 자잘한 알갱이 모양의 형태를 나타내었다(도 5).In order to analyze the surface state of the tooth powder and β-TCP, the surface crystal of the implant was observed by scanning electron microscope. As a result of photographing at a high magnification of the tooth powder, the surface showed an angular crystallinity (FIG. 4), and in the case of β-TCP, it showed a fine grain shape (FIG. 5).
표면 화학 특성(Surface chemical properties ( ATRATR -- FTIRFTIR ))
적외선 분광 분석법을 통하여 이식재의 고분자 결합 형태를 분석하여 도 6에 나타내었다. 분석 결과, 치아 분말과 β-TCP는 기존의 수산화인회석(HA) 계열의 성분에서 나타나는 Phosphate ions(1050cm-1~1150cm-1)과 Carbonate ions(1400cm-1~1500cm-1)의 피크가 유사하게 나타났다. 이를 통해 치아 분말 역시 수산화인회석 계열의 세라믹과 크게 다르지 않음을 확인할 수 있었다.
6 shows the polymer binding form of the implant through infrared spectroscopy. The results, tooth powder and β-TCP is the peak of the similarity Phosphate ions (1050cm -1 ~ 1150cm -1 ) and Carbonate ions (1400cm -1 ~ 1500cm -1 ) appears on the components of the conventional hydroxyapatite (HA) sequence appear. This confirmed that the tooth powder is not significantly different from the hydroxyapatite-based ceramics.
MicroMicro -- CTCT 결과 result
도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 대조군의 경우 거의 채워지지 않은 것을 확인할 수 있었고, 실험군 전체에서 대조군에 비해 더 나은 골 형성률을 보였으며, 특히 실험 2군에서 골결손부 주변 뿐만이 아닌 골결손부 중심 부분까지 골재생이 진행되었음을 확인할 수 있었다(도 7). 마찬가지로 도 8에서 보는 바와 같이, 8주차 대조군과 실험군 모두 4주차 대조군 및 실험군과 유사한 결과를 나타내었다(도8).As can be seen in Figure 7, the control group was found to be almost unfilled, and showed a better bone formation rate than the control group as a whole, especially in the experimental group 2, not only around the bone defect center of bone defects It was confirmed that the bone regeneration progressed to the part (Fig. 7). Similarly, as shown in FIG. 8, the control group and the experimental group at 8 weeks showed similar results to the control group and the experimental group at 4 weeks (FIG. 8).
하기 표 1은 대조군(Control Group)과 실험군(Group 1, 2, 3)의 치아 분말과 β-TCP의 혼합 비율 및 그러한 혼합 비율에 따른 신생골 형성 정도를 나타낸다. *표시는 통계적으로 유의성이 있는 p value(p<0.05)가 나타난 것을 의미한다.Table 1 below shows the mixing ratio of the tooth powder and β-TCP of the control group and the experimental group (Group 1, 2, 3) and the degree of new bone formation according to the mixing ratio. * Indicates that the statistically significant p value (p <0.05) appeared.
조직학적 관찰Histological observation
도 9A에서 확인할 수 있듯이, 4주차 대조군에서는 신생골이 결손부 가장자리에 국한되어 관찰되었고, 중심부는 섬유화에 의하여 채워졌다. 도 9A의 동그라미 부분을 보면 골결손부에서 신생골 형성이 제한됨을 볼 수 있다. 도 9B에서 붉은색 화살표는 결손부 가장자리를 나타내고, 흰색 화살표는 형성된 신생골을 나타낸다. As can be seen in FIG. 9A, in the fourth week control group, new bone was observed at the edge of the defect, and the center was filled by fibrosis. Looking at the circled portion of Figure 9A it can be seen that the formation of new bone in the bone defect is limited. In FIG. 9B, red arrows indicate missing edges, and white arrows show new bone formed.
도 10A를 보면, 4주차 실험 1군에서는 신생골은 골결손부 변연을 중심으로 주로 형성되고 있었으며(도 10A의 동그라미 부분), 중앙부에는 이식재(도 10A의 화살표)와 섬유화가 관찰되었다. 도 10B에서 붉은색 화살표는 결손부 가장자리를 나타내고, 검은색 화살표는 이식재 입자를 나타내며, 동그라미 부분을 보면 신생골이 형성되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 10A, in the first week of Experiment 4, new bone was mainly formed around the bone defect margin (circled portion of FIG. 10A), and an implant (arrow in FIG. 10A) and fibrosis were observed in the center portion. In FIG. 10B, red arrows indicate defect edges, black arrows indicate implant particles, and the circled portions show that new bone is formed.
도 11A를 보면, 4주차 실험 2군에서는 신생골이 골결손부 변연 및 일부 구심성으로 이식재 주변에 형성됨을 관찰할 수 있었다(도 11A의 동그라미 부분). 도 11B의 검은색 화살표는 형성된 신생골을 나타내고, 붉은색 화살표는 이식재를 나타낸다.Referring to FIG. 11A, in the second week of Experiment 2, new bone was formed around the graft due to bone defect margin and some centripetality (circled portion of FIG. 11A). The black arrows in FIG. 11B represent new bone formed, and the red arrows represent implants.
도 12A를 보면, 4주차 실험 3군에서는 골결손부를 중심으로 신생골이 약간 형성되었고(도 12A의 동그라미 부분), 중심부는 신생골 형성 없이 이식재와 이들 주변의 섬유화가 관찰되었다. 도 12B에서 흰색 화살표는 결손부 가장자리를 나타내고, 붉은색 화살표는 형성된 신생골을 나타내며, 검은색 화살표는 이식재를 나타낸다.12A, in the third week of Experiment 3, new bone was slightly formed around the bone defect (circled portion of FIG. 12A), and the central part of the bone graft and the surrounding fibrosis were observed without formation of the new bone. In FIG. 12B, the white arrows represent the defect edges, the red arrows represent the formed new bone, and the black arrows represent the implant.
8주차 역시 4주차와 결과가 크게 다르지 않았다. 도 13A를 보면, 8주차 대조군에서 신생골은 골결손부 가장자리(도 13A의 동그라미 부분)를 중심으로 소량 관찰되었다. 도 13B에서 화살표는 결손부 가장자리를 나타내고, 동그라미 부분은 형성된 신생골을 나타낸다.Week 8 also did not differ significantly from Week 4. 13A, in the 8th week control group, new bone was observed around the edge of the bone defect (circle of FIG. 13A). In Fig. 13B, the arrow indicates the defect edge and the circled portion shows the new bone formed.
도 14A를 보면, 8주차 실험 1군은 신생골이 골결손부 변연 주변에 활발하고(도 14A의 동그라미 부분), 이식재 주변으로 신생골 형성이 소량 관찰되었다. 도 14B에서 검은색 화살표는 결손부 가장자리를 나타내고, 붉은색 화살표는 형성된 신생골을 나타내며, 흰색 화살표는 이식재를 나타낸다.Referring to FIG. 14A, in the first week of Experiment 8, new bone was active around the bone defect margin (circled portion of FIG. 14A), and a small amount of new bone formation was observed around the implant. In FIG. 14B, black arrows indicate defect edges, red arrows show new bone formed, and white arrows indicate implants.
도 15A를 보면, 8주차 실험 2군은 신생골이 골결손부 변연 및 일부 구심성으로 이식재 주변(도 15A의 동그라미 부분)에 형성되었다. 도 15B에서 흰색 화살표는 형성된 신생골을 나타내고, 검은색 화살표는 이식재를 나타낸다.Referring to FIG. 15A, in the second week of Experiment 8, new bone was formed around the graft (circled portion of FIG. 15A) with bone defect margin and some centripetality. In FIG. 15B, white arrows represent new bone formed and black arrows represent implants.
도 16A를 보면, 8주차 실험 3군에서 신생골은 골결손부 변연(도 16A의 동그라미 부분)에 일부 관찰되었고, 중심부는 신생골은 거의 없이 이식재와 이들 주변의 섬유화로 채워졌다. 도 16B에서 흰색 화살표는 결손부 가장자리를 나타내고, 붉은색 화살표는 형성된 신생골을 나타내며, 검은색 화살표는 이식재를 나타낸다.
In FIG. 16A, new bone was partially observed in the bone defect margin (circled portion of FIG. 16A) in the 3rd week of experiment 3, and the center was filled with the graft and the surrounding fibrosis with little new bone. In FIG. 16B, the white arrows represent the defect edges, the red arrows represent the new bone formed, and the black arrows represent the implant.
상기 실험 결과, 3종의 혼합 이식재를 넣은 실험 1, 2, 3군 모두에서 아무것도 넣지 않은 대조군에 비해 좀 더 나은 회복률을 확인할 수 있었고, 특히 치아 분말이 많이 포함된 실험군에서 다른 실험군보다 좋은 회복률을 보임을 확인할 수 있었다. As a result of the experiment, in the experiments 1, 2, and 3 groups containing the three kinds of mixed implants, a better recovery rate was observed than the control group without any one, and especially in the experimental group containing a lot of tooth powder, the recovery rate was better than the other experimental groups. I could see it.
보다 상세하게는, i)Micro-CT 확인 결과, 대조군에 비해 실험군에서 더 나은 골 회복률을 확인할 수 있었으며 특히 실험 2군에서 가장 뛰어난 회복률을 나타내었고, ii)신생골의 형성 정도는 3종류의 이식재를 처리한 경우가 아무 처리하지 않은 경우보다 좋은 골형성률을 보였으며, 실험 2군에서 이식재 주변으로 신생골이 좀 더 형성됨을 확인할 수 있었으며, iii)시간 경과에 따른 골회복률 정도는 대조군과 실험군 모두 8주군이 4주군보다 좀 더 나은 골 회복 정도를 나타냄을 확인할 수 있었다.More specifically, i) Micro-CT confirmed that the experimental group was able to confirm better bone recovery than the control group, especially in the Experiment 2 group showed the best recovery rate, ii) the degree of new bone formation of three types of implants The treated group showed better bone formation rate than the untreated group, and it was confirmed that more new bones were formed around the implant in Experiment 2, and iii) the rate of bone recovery over time was 8 weeks in both the control and experimental groups. It can be seen that the 4 weeks group showed a better degree of bone recovery.
본 발명의 일실시예에 따른 이식재를 사용하는 경우, 종래 사용되는 이식재보다 우수한 품질의 골을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 일실시예에 따른 이식재는 그 제조방법이 단순하여 실시하기 쉽고, 치료될 개체에 다단계 공정을 요구하지 않으며, 상대적으로 저렴하여 환자들에게 부담이 적다는 효과가 있다.When using the implant according to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a bone of a superior quality than conventionally used implants. In addition, the implant according to an embodiment of the present invention is simple and easy to manufacture, does not require a multi-step process to the individual to be treated, there is an effect that the burden is relatively inexpensive to patients.
Claims (5)
상기 치아 분말과 상기 β-TCP(β-tricalcium phosphate)는 3:1의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 생체재료.The method of claim 1,
The tooth powder and the β-TCP (β-tricalcium phosphate) is a biomaterial, characterized in that mixed in a ratio of 3: 1.
상기 생체재료는 골 결함을 충진하는 방법에서 이식재로 사용하기 위한 세라믹 골 이식재인 것을 특징으로 하는 생체재료.3. The method according to claim 1 or 2,
The biomaterial is a biomaterial, characterized in that the ceramic bone graft for use as a graft in the bone filling method.
상기 제1단계에서 선별된 치아를 5% 과산화수소 수용액으로 세척한 후, 증류수로 3회 이상 초음파 세척하는 제2단계;
상기 제2단계를 거친 치아를 1230℃ 이상에서 3시간 이상 열처리하는 제3단계;
상기 열처리된 치아를 분쇄하는 제4단계; 및
상기 제4단계에서 얻어진 치아 분말에 β-TCP(β-tricalcium phosphate)를 혼합하는 제5단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체재료 제조 방법.A first step of selecting teeth without tooth caries or fillings;
A second step of washing the tooth selected in the first step with 5% aqueous hydrogen peroxide solution, followed by ultrasonic cleaning three times or more with distilled water;
A third step of heat-treating the teeth having passed through the second step at 1230 ° C. or more for 3 hours;
A fourth step of grinding the heat treated tooth; And
A fifth step of mixing β-TCP (β-tricalcium phosphate) with the tooth powder obtained in the fourth step; Biomaterial manufacturing method comprising a.
상기 생체재료는 세라믹 골 이식재인 것을 특징으로 하는 생체재료 제조 방법.5. The method of claim 4,
The biomaterial is a biomaterial manufacturing method, characterized in that the ceramic bone graft.
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