KR20150000670A

KR20150000670A - 표면에 생리활성 물질이 고정된 임플란트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 임플란트

Info

Publication number: KR20150000670A
Application number: KR20130073070A
Authority: KR
Inventors: 박광범
Original assignee: 주식회사 메가젠임플란트
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-01-05
Also published as: WO2014208824A1; TW201500029A

Abstract

본 발명은 체내에 삽입되는 임플란트의 골융합을 촉진하기 위한 골형성 단백질을 고정화하는 시키는 방법 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 1차 코팅과 2차 코팅의 2단계 코팅 방법으로 성장인자를 코팅하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 골형성 단백질의 방출속도를 조절함으로써 탑재된 성장인자의 효과를 극대화시킬 수 있다. 따라서 성장인자의 탑재함으로써 무기질 생체재료의 친수성을 향상시키고 세포의 부착과 분화를 향상시킴으로써 체내에 삽입되는 임플란트의 생착 및 골융합 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

표면에 생리활성 물질이 고정된 임플란트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 임플란트{Method of Manufacturing An Implant Having Growth Factor Immobilized On A Surface Thereof, And An Implant Fabricated By The Same Method}

본 발명은 표면에 생리활성 물질이 고정된 임플란트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 임플란트에 관한 것이다.

체내에 삽입되는 치과 및 정형외과용 임플란트가 오랜 기간 동안 유지되기 위해서는, 골과 생체재료의 접합면이 안정적으로 유지되어야 한다. 임플란트 시술부의 빠른 골융합과 생체적합성은 이러한 장기간의 임플란트 사용과 관련이 있다.

최근에는 골과 임플란트 표면 간의 세포 작용을 자극하는 표면 처리법이 증가하고 있는 추세이다. 임플란트를 보다 의학적으로 적용하는 데 있어서 중요한 것은 임플란트에 사용되는 생체재료 표면에 생체활성 물질을 고정하는 것이며, 이미 세포와 조직 반응을 조절하는 금속 표면처리에 대한 연구는 널리 진행되었다.

따라서 임플란트 코팅 기술에 의하여 성장인자를 골-임플란트 접합면에 전달하는 방법이 임플란트의 효과적인 고정과 시술 부위 치유를 위해 많이 사용되어 왔다.

지난 몇 년간, 티타늄 또는 하이드록시아파타이트(HAp) 표면 위에 골형성단백질(BMP-2)을 흡착시킴으로써 임플란트의 골융합을 증가시킬 수 있다는 것이 확인되었다. 또한 주로 하이드록시아파타이트로 구성된 칼슘 포스페이트는 임플란트 적용에 있어서 전형적이고도 매우 뛰어난 생체적합성이 우수한 세라믹 물질이다.

하이드록시아파타이트는 1926년에 DeJong 등에 의하여 처음으로 뼈의 무기성분이라는 것이 알려졌으나, 이러한 하이드록시아파타이트가 정형외과와 치과의 생체물질로 허가되기까지 불과 35년이 채 지나지 않았다.

그러나 하이드록시아파타이트는 골융합을 증가시키는 장점을 갖고 있는 반면, 취성이 강하여 임플란트로 사용하기 어렵다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해서 하이드록시아파타이트를 플라즈마 스프레이법, 스퍼터링, 전기분해 졸겔법(sol-gel), 등을 이용하여 티타늄 위에 코팅하는 기술이 연구되었다. 물성이 강한 티타늄 위에 하이드록시아파타이트를 코팅하는 방법은 물리적으로 약한 하이드록시아파타이트의 단점을 보완해 줄 수 있었다.

그러나 하이드록시아파타이트 표면 위에는 작용기가 없기 때문에 골형성 단백질을 효과적으로 고정시키는 것과 생체 내에서 골형성 단백질을 제어하기가 쉽지 않다. 따라서 이러한 번거로운 방법을 배제하고 간단하면서도 효과적인 성장인자 고정 또는 코팅기술이 요구된다.

본 발명은 화학적 결합을 배제하여 잠재적이 염증 유발을 최소화하고, 2단계 코팅방법으로 성장인자의 방출속도를 조절함으로서 동일한 성장인자가 탑재된 임플란트의 골융합 및 재생 효율을 향상시키는 코팅법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 성장인자의 고정화 효율을 향상시켜 빠른 골융합을 유도할 수 있는 성장인자 고정화 기술 또는 성장인자 코팅 기술을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 상기 골융합을 위한 치과 및 정형외과용 골융합 생체재료의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 임플란트 표면에 생리활성 물질을 1차 코팅하는 단계; 및 상기 1차 코팅된 임플란트 표면에 생리활성물질이 함유된 하이드로젤을 2차 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 2차 코팅에 의하여 생리활성 물질의 방출속도를 조절할 수 있는 임플란트의 제조방법이 제공될 수 있다.

상기 임플란트의 표면은 에칭처리 또는 RBM 처리될 수 있다.

상기 생리활성물질은, 골형성 유도단백질(BMP-2 또는 BMP-12), PDGF, IGF-Ⅰ, 또는 골생성을 촉진시킬 수 있는 아미노산(또는 단백질)을 포함할 수 있다.

상기 생리활성 물질은 생리식염수 및 3차 증류수에 용해하여 사용할 수 있다.

상기 하이드로젤은 생분해성 합성고분자 또는 생분해성 천연고분자를 이용하여 제조될 수 있다.

상기 생분해성 천연고분자는 콜라젠, 젤리틴, 히아루론산, 키토산, 및 알지네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 합성고분자는 PLA, PGA, PLGA, 및 PCL로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 하이드로젤은 콜라겐을 단독 또는 히아론산 및 글리코사미노글리칸을 혼합한 형태로 1이상의 성분을 추가로 함유할 수 있다.

상기 코팅된 하이드로젤을 가교결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 가교결합은 진공하 열건조 또는 UV 조사에 의해 수행될 수 있다.

상기 가교결합은 가교제의 존재하에서 수행될 수 있다.

상기 가교제는 디페닐포스포릴아자이드, 글루타르알데히드, 헥사메틸렌이소시아네이트, 석신이미드 및 카보디이미드로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 생리활성 물질의 농도는 0.3 ∼ 3.0 μg일 수 있다.

상기 생리활성 물질의 농도는 1.2 ∼ 2.5 μg일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 임플란트 표면에 형성된 1차 생리활성 물질층; 및 하이드로젤을 이용하여 상기 1차 생리활성 물질층 상에 형성된 2차 생리활성 물질층을 포함하는 임플란트가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 골형성 단백질 고정화 기술에 의하면, 골형성 단백질의 손실을 줄이고 효과적인 방출효과를 유지할 수 있다.

따라서 이식 후에 면역반응을 최소화하고 세포 적합성, 생체적합성, 그리고 성장인자의 도입으로 임플란트의 친수성이 향상되어 세포의 부착과 분화를 향상시킴으로써 생착율이 높으면서도 빠른 골융합을 유도할 수 있는 임플란트를 제조할 수 있다.

도 1은 접촉각 측정 결과를 나타낸 사진이다(a: 비교예, b: 실시예).
도 2는 시간 경과에 따라 BMP 용출량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 임플란트를 식립한 하악골의 X-RAY 사진이다.
도 4는 BMP 농도 변화에 따른 풀림토크의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 BMP 농도 변화에 따른 Masson's Trichrome(MT) 염색의 결과 사진이다.
도 6은 2 단계 코팅된 임플란트를 식립하는 과정을 나타내는 사진이다.
도 7은 비코팅군, 코팅된 임플란트를 각각 3개씩 식립한 후의 x-ray 사진이다(A: 좌측 하악골, B: 우측 하악골).
도 8은 식립 후 4주 경과시의 임플란트 사진이다.
도 9는 비코팅, 1차 코팅, 2차 코팅된 임플란트의 풀림토크를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 측면들에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 측면들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

본 발명의 일 측면은 임플란트 표면에 생리활성 물질을 1차 코팅하는 단계, 및 1차 코팅된 임플란트 표면에 생리활성물질이 함유된 하이드로젤을 2차 코팅하는 단계를 포함하고, 2차 코팅에 의하여 생리활성 물질의 방출속도를 조절할 수 있는 임플란트의 제조방법일 수 있다.

먼저, 임플란트 표면에 생리활성 물질을 1차 코팅할 수 있다.

임플란트는 티타늄 및 Ti-6Al-4V와 Ti-8Ta-3Nb 등과 같은 티타늄 합금, 코발트 합금, 스테인리스 스틸, 니티놀, 플래티늄, 이리듐, 니오븀, 탄탈륨, 금, 은, 등의 금속재료를 사용할 수 있다. 또한, UHMWPE(Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene), PEEK(Poly Ether Ether Ketone), 폴리우레탄(polyurethane), 실리콘 엘라스토머(silicone elastomers), 그리고 생체흡수형 폴리머(PLA(poly lactic acid), PGA(poly glycolic acid), poly capro lactone, poly methyl metha acrylate) 등의 폴리머 재료를 사용할 수 있다.

또한 산화알루미늄, 지르코늄, 생리적 활성 유리섬유, 실리콘 질소화합물, 칼슘 인산염 및 카본 등의 세라믹 재료도 사용할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

임플란트는 그 재료에 따라 티타늄 분말 처리, 에칭(etching), RBM(restorable blasted media) 처리, 거칠기를 형성하는 방법(Subtractive method) 등의 다양한 표면처리를 이용하여 표면을 개질할 수 있다.

임플란트 표면을 개질함으로써 임플란트 표면에 코팅층이 보다 용이하게 형성될 수 있다.

생리활성물질은, 골형성 유도단백질(BMP-2(bone morphogenetic protein-2) 또는 BMP-12), PDGF(platelet-derived growth factor), IGF-Ⅰ(insulin-like growth factor 1), 또는 골생성을 촉진시킬 수 있는 아미노산(또는 단백질)을 포함할 수 있다.

성장인자는 골융합을 촉진하기 위해 사용되는 것으로, BMP-2, BMP-4, BMP-12, PDGF, 그리고 IGF 등의 단백질을 포함할 수 있다. 성장인자는 골융합을 촉진시키는 골형성 단백질 등이 사용될 수 있으며, 0.3∼3 μg/ 20 ul 농도로 증류수 또는 생리식염 인산 완충액(PBS)에 희석할 수 있다. 하지만, 희석 농도가 이에 한정되는 것은 아니다.

생리활성 물질의 농도는 0.3 ∼ 3.0 μg/ 20 ul 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1.2 ∼ 2.5 μg/ 20 ul 일 수 있다. 생리활성 물질의 농도가 상기 범위 내에 있을 때에 초기 골부착률이 우수하다.

생리활성 물질은 생리식염수 또는 3차 증류수에 용해하여 사용할 수 있다.

1차 코팅은 BMP용액에 sonication하에 침지시키는 방법을 이용하여 수행할 수 있다.

3차 증류수에 BMP를 용해하고 이 용액을 이용하여 임플란트 표면에 BMP 박막을 형성할 수 있다. 박막 제조에 사용되는 BMP 용액은 증류수, 생리식염수 등 pH 3∼ 8에 녹일 수 있다.

1차 코팅 후에는 이를 건조할 수 있다. 건조는 진공에서 실시할 수 있으며, 실온에서도 가능하다.

다음으로, 1차 코팅된 임플란트 표면에 생리활성물질이 함유된 하이드로젤을 2차 코팅할 수 있다. 2차 코팅에 의하여 생리활성 물질의 방출속도를 조절할 수 있다.

하이드로젤은 생분해성 합성고분자 또는 생분해성 천연고분자를 이용하여 제조할 수 있다. 생분해성 천연고분자는 콜라젠, 젤리틴, 히아루론산, 키토산, 및 알지네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 합성고분자는 PLA(polylactic acid), PGA(polyglycol acid), PLGA(poly(lactic-co-glycol acid)), 및 PCL(polycaprolactone)로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

하이드로젤은 콜라겐을 단독 또는 히아론산 및 글리코사미노글리칸을 혼합한 형태로 1이상의 성분을 추가로 함유할 수 있다.

2차 코팅은 BMP가 함유된 하이드로젤 용액에 sonication하에 침지시키는 방법을 이용하여 수행할 수 있다. 하이드로젤 코팅시 빛을 차단시키고 냉장 상태에서 sonication하는 것이 바람직하다.

2차 코팅 후에는 이를 건조할 수 있다. 건조는 진공에서 실시할 수 있으며, 실온에서도 가능하다.

BMP가 코팅된 임플란트의 표면 하이드로젤을 가교결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 가교결합에 의하여 임플란트의 BMP방출속도를 조절하는 특성이 향상될 수 있다.

가교결합은 진공하 열건조 또는 UV 조사에 의해 수행할 수 있으며, 가교결합은 가교제의 존재하에서 수행할 수 있다.

가교제는 디페닐포스포릴아자이드, 글루타르알데히드, 헥사메틸렌이소시아네이트, 석신이미드 및 카보디이미드로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 임플란트 표면에 형성된 1차 생리활성 물질층, 및 하이드로젤을 통하여 상기 1차 생리활성 물질층 상에 형성된 2차 생리활성 물질층을 포함하는 임플란트일 수 있다.

2차 생리활성 물질층을 하이드로젤을 이용하여 형성함으로써 생리활성 물질의 방출속도를 조절할 수 있다.

기타 임플란트, 생리활성 물질, 하이드로젤 등에 관한 사항은 앞에서 설명한 바와 동일하다.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 성장인자를 1차적으로 코팅 건조한 뒤, 성장인자가 함유된 하이드로젤을 2차로 코팅 건조한 후, 세포 배양 및 비글견에 식립하여 초기 고정화 및 골융합을 평가함으로서 그 효과를 확인하였다.

친수성 평가

지름이 14mm인 디스크 형태의 티타늄(grade 4) 표면에 BMP를 고정화하기 위해 다음과 같이 2단계 코팅을 실시하였다.

먼저, 3차 증류수에 BMP를 용해시켜 0.3 μg/20μl 농도의 용액을 제조하고, 이 용액을 티타늄 표면 위에 코팅한 후 진공 상태하에서 15분간 건조시켰다. 다음으로, 0.5% 아텔로 콜라겐 용액에 BMP를 용해시켜 0.3 μg/20μl 농도의 용액을 제조하고, 이 용액을 이용하여 상기 건조된 티타늄 표면에 2차 코팅을 실시하고 진공 하에서 30분간 건조하였다. 이렇게 하여 2단계 코팅에 따라 제조된 임플란트를 준비하였다.

하이드로젤과 골형성 단백질이 코팅된 티타늄 표면의 친수성 특성을 알아보기 위하여 접촉각(contact angle) 측정하였다. 접촉각은 3차 증류수를 이용하여 접촉각 측정 장치(KRUSS, 독일)로 측정하였으며, 그 결과를 도 1의 b에 나타내었다. 에칭 처리 후 하이드로젤 코팅을 실시하지 않은 경우(도 1의 a)와 비교하여 나타내었다.

도 1을 참조하면, 하이드로젤을 코팅한 경우 접촉각이 41.4°정도이고, 에칭 처리된 경우는 접촉각이 70.5°로서, 하이드로젤을 코팅한 경우 에칭 처리된 경우와 비교하여 접촉각이 현저하게 감소하였음을 확인할 수 있다. 이로부터 하이드로젤을 이용하여 골형성 단백질을 고정시킨 경우 티타늄 표면의 친수성이 크게 증가함을 알 수 있다.

성장인자의 체외(in vitro) 용출 특성 평가

하이드로젤을 이용하여 2단계로 코팅된 성장인자(BMP)의 방출속도를 평가하기 위해 다음과 같은 조건으로 임플란트에 코팅을 실시한 뒤 생리식염수 500에 담근 뒤 37℃에서 1, 2, 3, 5, 7일차에 각각 용출된 BMP를 정량 분석하였다.

ⓐ 비코팅군(control)

ⓑ BMP 300 ng를 3차 증류수 20 μl에 녹인 뒤 임플란트 표면에 코팅

ⓓ BMP 200 ng/20μl를 임플란트 표면에 직접 고정 건조 후 BMP 100 ng/20 μl 아텔로 콜라겐 용액으로 2차 코팅

골형성 단백질의 정량분석은 'Human BMP-2 Super X-ELISA' 키트(Antigenix, 미국)를 이용하여 다음과 같이 실시하였다.

먼저, 지름이 8mm인 골형성 단백질 고정 하이드록시아파타이트가 코팅된 티타늄 디스크들과 비교군 티타늄 디스크들을 48웰 플레이트에 넣고 0.1mg/ml의 소 혈청 알부민(BSA)을 1ml씩 부어 완전히 담지시킨 후, 실온에서 2시간 동안 빛으로부터 차단한 상태에서 인큐베이션을 시켰다.

그 다음, 키트 안에 내재되어 있는 세척 용액으로 4회 세척하였다. 세척이 끝나고, 키트 안에 내재되어 있는 0.5μg/ml의 트레이서 안티바디(biotin-Labeled tracer)를 각각의 티타늄 표면 위에 20μl씩 적정한 후, 2시간 동안 빛으로부터 차단한 상태에서 실온에서 인큐베이션을 시켰다.

그 다음, 키트 안에 내재되어 있는 세척 용액으로 다시 4회 세척하였다.

세척이 끝나고, 키트 안에 내제되어 있는 컨쥬게이트 용액(streptavidin-HRP)을 0.1% 소 혈청 알부민에 0.05%의 트윈-20(Uniqema, 미국)을 희석시킨 용액과 1:500으로 희석시켜, 각각의 티타늄 표면 위에 20μl씩 적정한 후, 30분 동안 빛으로부터 차단한 상태에서 실온에서 인큐베이션을 시켰다.

그 다음, 키트 안에 내재되어 있는 세척 용액으로 다시 4회 세척하여, 다른 48웰 플레이트에 티타늄 코팅 표면을 바닥으로 향하게 하여 옮겼다. 키트 안에 내재되어 있는 티엠비 서브스트레이트 용액 에이와 티엠비 서브스트레이트 용액 비를 1:1로 혼합하여 웰당 100μl씩 넣어 주었으며, 30분 동안 빛으로부터 차단한 상태에서 실온에서 인큐베이션을 시켰다.

인큐베이션이 끝난 후, 스톱 솔루션(2N sulfuric acid)을 웰당 100μl씩 넣어 발색을 중지시키고 450nm로 흡광도를 측정하였다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, BMP를 1 step 코팅(연두색ⓑ)한 경우 초기 방출량은 2일간 약 25 ng를 유지하고 3일차부터 약 10 ng으로 용출량이 감소하고 있는 것을 확인하였다.

콜라젠에 100 ng만을 코팅한 실험군(붉은색ⓓ)에서는 2차적으로 표면에 직접 고정화시킨 BMP 200 ng이 3일 이후 용출되어 BMP용출량이 늘어난 것으로 판단되었다.

따라서, BMP용출은 1 step고정보다 2 step고정이 초기 용출량을 조절하는 효율적인 방법임을 알 수 있었다.

골형성 단백질의 농도 최적화를 위한 동물효능 평가

비글견 구강 모델에서 BMP-2농도에 따른 골융합 정도를 평가함으로써 고정되는 BMP의 최적 농도를 확인하였다. 임플란트 사이즈는 3.5mm × 6.0m 인 것을 사용하였으며, 임플란트 표면처리에 따라 다음과 같이 4군으로 분류하였다.

G1: SLA(Sandblasted Large grit, Acid etched) 처리

G2: SLA처리 후 0.3 ㎍/ 20 ul BMP-2/콜라젠 코팅

G3: SLA처리 후 0.7 ㎍/ 20 ul BMP-2/콜라젠 코팅

G4: SLA처리 후 1.5 ㎍/ 20 ul BMP-2/콜라젠 코팅

15 kg의 건강한 비글견 4마리 사용하였으며, 좌우측 하악골에 각각 3개씩 임플란트를 식립하였다(도 3). 구체적 방법은 다음과 같다.

먼저, 졸레틸(0.03 ㎖/㎏), 럼푼(0.03 ㎖/㎏) 혼합하여 정맥 투여하고, 이소풀루란으로 호흡 마취 유지하였다.

다음으로, 양측 하악골에 리도카인으로 국소마취하고 하악골을 노출시켰다.

다음으로, 하악골 식립 지점에 Lance Drill로 표기하고 직경 2.0mm, 2.8mm twist drill의 순서에 따라 800rpm으로 임플란트 식립 홀을 형성하였다.

다음으로, 15NCm의 식립토크로 모든 임플란트를 식립하고 커버 스크류를 덮었다.

다음으로, 식립 직후 모든 임플란트의 자기공명치수 및 x-ray를 측정하고 피부를 봉합하였다.

다음으로, 시술 후 4주 뒤에 4마리의 비글견을 CO₂ gas로 안락사시킨 뒤 풀림토크(removal torque)를 측정하였다.

도 4에서 나타낸 바와 같이, 0.3㎍/20 ul, 0.7㎍/20ul BMP-2 처리군에서 SLA 비교군보다 높은 풀림토크가 관찰되었고, 1.5㎍/20ul BMP-2 처리군에서는 비교군보다 낮은 풀림토크가 관찰되었다.

따라서 BMP-2 농도가 높을 경우, 골융합을 저해시킴을 확인하였다. 특히 0.3㎍/20ul BMP-2 처리군에서는 풀림토크 96.3 NCm으로 초기 골부착률이 우수한 것으로 관찰되었다.

15kg 비글견 구강모델에서는 BMP-2 농도 0.3 ∼ 0.7 ㎍/ 20 ul 일 때 초기 골부착률에 효과적임을 확인하였다.

도 5의 A~D에는 Masson's Trichrome(MT) 염색 결과 사진을 나타내었으며, 전체적으로 새롭게 신생골이 형성되었음을 관찰할 수 있다(가운데 사진).

특히 도 5의 D를 참조하면, BMP를 고농도 1.5㎍ 인 경우 주변부에 신생골이 형성되긴 하였으나 콜라젠 함량이 낮음(신생골이 회색임)을 확인할 수 있다. 이는 추후 BIC 또는 new bone area측정에서는 높은 결과값을 도출할 수 있으나, 실질적으로 약한 골이 재생되는 것이 관찰되었다.

또한, 0. / 20 ul 3과 0.7 ㎍/ 20 ul BMP-2 코팅군에서 나선 사이 안으로 골이 재생되는 것을 관찰할 수 있으며(왼쪽 사진), 식립부와 하부의 재생에 있어 SLA와 1.5 ㎍/ 20 ul BMP-2 코팅군 보다 신생골 재생이 잘 진행되고 있음을 관찰할 수 있다.

2단계 코팅된 임프란트의 동물효능 평가

비글견 구강 모델에서 2단계 코팅된 BMP의 골융합 효능을 평가하기 위하여 임플란트 표면처리에 따라 3군으로 분류하여 동물효능 평가를 실시하였다. 임플란트 사이즈는 3.5 × 6.0 mm로 하였다.

G1: SLA(Sandblasted Large grit, Acid etched)

G2: SLA처리 후 0.4 ㎍/ 20 ul BMP-2/콜라젠 코팅

G3: SLA처리 후 0.2 ㎍/ 20 ul BMP-2 를 임플란트 표면에 1차 고정 후 BMP-2 0.2 ㎍함유 콜라젠으로 2차 코팅

동물실험은 15 kg 비글견 4마리를 사용하여 앞의 동물효능 평가와 동일한 방법으로 진행하였다. 구체적인 과정은 도 6~8에 나타내었다. 도 6은 2 단계 코팅된 임플란트를 식립하는 과정을 나타내는 사진이다. 도 7은 비코팅군, 코팅된 임플란트를 각각 3개씩 식립한 후의 x-ray 사진이다(A: 좌측 하악골, B: 우측 하악골). 도 8은 식립 후 4주 경과시의 임플란트 사진이다.

도 9에는 평가 결과를 나타내었으며, 도 9를 참조하면, SLA대조군에 비해 0.4 ㎍/ 20 ul BMP-2 코팅 실험군의 초기 골부착률이 효과적인 것으로 관찰되었고, 방출속도를 2단계로 조절한 G3군에서 초기 골부착이 가장 우수한 것으로 확인되었다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims

임플란트 표면에 생리활성 물질을 1차 코팅하는 단계; 및
상기 1차 코팅된 임플란트 표면에 생리활성물질이 함유된 하이드로젤을 2차 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 2차 코팅에 의하여 생리활성 물질의 방출속도를 조절할 수 있는 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 임플란트의 표면은 에칭처리 또는 RBM 처리된 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 생리활성물질은, 골형성 유도단백질(BMP-2 또는 BMP-12), PDGF, IGF-Ⅰ, 또는 골생성을 촉진시킬 수 있는 아미노산(또는 단백질)을 포함하는 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 생리활성 물질은 생리식염수 및 3차 증류수에 용해하여 사용하는 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 하이드로젤은 생분해성 합성고분자 또는 생분해성 천연고분자를 이용하여 제조되는 임플란트의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 생분해성 천연고분자는 콜라젠, 젤리틴, 히아루론산, 키토산, 및 알지네이트로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 합성고분자는 PLA, PGA, PLGA, 및 PCL로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 하이드로젤은 콜라겐을 단독 또는 히아론산 및 글리코사미노글리칸을 혼합한 형태로 1이상의 성분을 추가로 함유하는 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅된 하이드로젤을 가교결합시키는 단계를 더 포함하는 임플란트의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 가교결합은 진공하 열건조 또는 UV 조사에 의해 수행되는 임플란트의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 가교결합은 가교제의 존재하에서 수행되는 임플란트의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 가교제는 디페닐포스포릴아자이드, 글루타르알데히드, 헥사메틸렌이소시아네이트, 석신이미드 및 카보디이미드로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 생리활성 물질의 농도는 0.3 ∼ 3.0 μg인 임플란트의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 생리활성 물질의 농도는 1.2 ∼ 2.5 μg인 임플란트의 제조방법.
임플란트 표면에 형성된 1차 생리활성 물질층; 및
하이드로젤을 이용하여 상기 1차 생리활성 물질층 상에 형성된 2차 생리활성 물질층을 포함하는 임플란트.