KR20150006507A - 모니터링이 가능한 다공성 뼈이식재 제조방법 및 뼈이식재 주입기구 - Google Patents

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Abstract

모니터링이 가능한 다공성 뼈이식재 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명은, 결합제로서 젤라틴용액을 준비하는 단계; 과립형 다공성 골충진제를 준비하는 단계; 금형에 다공성 골충진제를 충진한 후에 상기 젤라틴용액을 투입하여 골충진제를 결합시켜 골충진용 복합체를 제조하는 단계; 상기 골충진용 복합체를 동결건조기에 넣어서 1∼2일 동안 유지시키는 단계; 및 상기 골충진용 복합체에 혈관조영제를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모니터링이 가능한 다공성 뼈이식재 제조방법 및 뼈이식재 주입기구{METHOD FOR PRODUCING POROUS BONE SUBSTITUTE AND INJECTOR FOR BONE SUBSTITUTE}
본 발명은 다공성 뼈이식재 제조방법 및 뼈 이식재 주입기구에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 골 결손부위에 대한 생체재료 투입 공정을 단순하게 수행할 수 있고 수술의 편의성을 제공할 수 있으며 인체에 삽입과 동시에 모니터링이 가능한 다공성 뼈이식재 제조방법 및 뼈 이식재 주입기구에 관한 것이다.
기계적 응력을 지지하도록 하면서 또한 자연 뼈 재생 및 치료를 증대시키기 위해 결손부위에 환자(자가이식) 본인 또는 기증자(동종이식 또는 이종이식)로부터의 경조직 이식이 필요하다.
최근, 뼈이식제는 손상 뼈 대체나 경조직 공동의 충진제로서 의학적으로 주목받고 있다.
뼈이식의 가장 좋은 방법은 자가이식 즉, 신체의 다른 부분으로부터의 이식이지만 수령자의 상태 및 채취 부분 가능성에 따라 한계가 있다. 따라서 동물이나 사체의 뼈로 만든 뼈 이식제가 임상에 적용되고 있으나, 광우병 또는 에이즈 등의 잠재적 감염에 노출될 수 있다.
이런 문제들을 개선하기 위해, 천연 뼈의 성분과 유사한 HAp(hydroxyapatite), α/β-TCP (Tricalcium phosphate) 및 BCP(biphasic calcium phosphate)와 같은 칼슘-인산계 세라믹 뼈이식재들이 개발되고 있으며, 특히 BCP 세라믹은 기계적 강도와 생분해성이 균형을 이루고 있어서 치과나 정형외과 등에서 사용되고 있다.
한편, 경조직 대체 재료는 임상 응용 분야에 따라 필요조건들이 다르다.
결손부위가 큰 경우 블록형 뼈이식제가 필요하지만 제조공정상 긴 시간이 요구되므로 결손부위에 가장 적합한 형상의 뼈이식제를 제조하는데 한계가 있다. 또한, 블럭형 뼈이식재의 경우 두꺼운 골격구조를 갖기 때문에 느린 생분해 특성을 나타내는 단점을 가진다.
주입형 뼈이식제의 경우 위와 같은 블록형 뼈이식재의 단점을 보완할 수 있으나, 재광물화 및 골 형성에 영향을 미치는 중요한 인자인 기공율을 제어할 수 없으며, 강도가 낮다는 단점이 있다.
과립형 뼈이식제는 위와 같은 단점들을 보완할 수 있는 잠재력을 가지는 것으로서 뛰어난 강도 및 용이한 적용성을 가지므로 우수한 뼈이식제로 사용될 수 있다.
그러나, 이러한 과립형 뼈이식제는 각각의 알갱이들이 서로 결합되지 못하고 떨어진 상태로 있기 때문에, 수술 시에 결손부위를 충진하기 위해서는 낱알 단위로 이송하거나 일정공간에서 독립된 점성재료를 믹싱한 후에 주사기나 스푼 같은 도구를 사용하여야만 하는 불편함이 있었다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 골 결손부위에 대한 생체재료 투입 공정을 단순하게 수행할 수 있고 수술의 편의성을 제공할 수 있도록 하는 뼈이식재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 혈관조영제를 혼합시킴으로써 인체에 삽입과 동시에 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법은,
결합제를 준비하는 단계; 골충진제를 준비하는 단계; 금형에 골충진제를 충진한 후에 상기 결합제를 투입하여 골충진제를 결합시켜 골충진용 복합체를 제조하는 단계; 상기 골충진용 복합체를 동결건조시키는 단계; 및 상기 골충진용 복합체에 조영제를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결합제는 생체 적합성 고분자이고, 상기 골충진재는 합성골이식재, 이종골 이식재, 및 동종골 이식재 중에서 선택된 어느 하나이고, 상기 조영제는 자기공명장치용 조영제, 컴퓨터단층촬용(CT)용 조영제, 요오드함유 조영제, 황산바륨 함유 조영제, 혈관조영제, 및 위장관조영제중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.
상기 합성골이식재는 과립형 다공성 골충진재인 것을 특징으로 한다.
상기 과립형 다공성 골충진제는, 강도세라믹의 다공질체, 상기 다공질체의 표면에 형성되고 강도세라믹과 생체 활성세라믹을 포함하는 복합중간층, 및 상기 복합중간층 상에 형성된 생체 활성 세라믹층을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 생체적합성 고분자는, 콜라겐(Collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린(fibrin), 엘라스틴(elastin), 알긴산(alginate), 하이알루론산(hyaluronic acid), 글리세롤, 소디움 카복시메틸셀룰로오스, 살린, 펩티드, HPMC(Hydroxypropyl (Methylcellulose), 및 CMC(Carboxymethyl cellulose) 중 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 합성골 이식재는, 골과립형 다공성 뼈이식재 또는 다충구조의 생체재로 다공질체로인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 뼈이식재를 주입하기 위한 주입기구는, 결합제와 골충진재를 혼합하여 제조되는 골 충진용 복합체와, 젤화제를 구비하는 뼈이식재를 주입하기 위한 주입기구에 있어서,
상기 골 충진용 복합체와 젤화제를 구분하는 분리막과, 분리막을 파쇄하기 위한 파쇄장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 금형의 형상을 변화시킴으로써 골충진제와 결합제가 결합된 생체재료 복합체의 형상을 시술 부위의 상황에 맞도록 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존의 과립형 골충진제는 수술시 스푼을 이용하거나 도구를 이용하여 골충진 부위에 충진하여 시술하는 반면에, 본 발명에 따라 제조된 생체재료 복합체는 주사기 내에서 결합된 상태로 2차적인 동작없이 바로 시술이 가능하기 때문에 시술의 편의성을 제공해 준다.
본 발명에 따라 제조된 생체재료 복합체는 물이나 혈관 조영제와 같은 액체와 접촉할 때 액체를 바로 흡수하여 젤 상태로 변형시킴으로써 형태 변형이 자유롭기 때문에 치료의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 혈관조영제가 혼합된 골충진제를 제조할 수 있음으로 해서, 인체에 삽입과 동시에 모니터링이 가능하여 수술의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 이용되는 골 충진제를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 결합제 용액을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 뼈이식재 주입기구를 개략적으로 촬영한 사진이다.
본 발명은 골 결손부위에 대한 생체재료 투입 과정을 단순히 하여 수술의 편의성을 제공하고 안전한 수술이 이루어지도록 하는 것이다.
골충진제로 제조되어 시술이 가능한 형태를 지닌 생체 적합성 재료로는 칼슘-인산계 세라믹(HAp(hydroxyapatite), α/β-TCP(Tricalcium phosphate), BCP(biphasic calcium phosphate)), 또는 강도 세라믹(지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리타, 등)이 있다. 또한, 이들의 결합제로는 생체적합 성분을 지닌 것으로서, 점성을 지닌 유기물, 무기물 또는 반합성제(1-Collagen, 2-gelatin, 3-Hypromellose, HPMC(hydroxy propyl methyl cellulose), 4-CMC(carboxymethyl cellulose)를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 생체 적합성 재료와 결합제를 혼합하여 동결건조하여 골충진용 복합체를 제조한다.
이렇게 제조된 골충진용 복합체에 혈관조영제를 혼합하여 뼈이식재를 제조함으로써, 인체에 삽입과 동시에 모니터링이 가능하게 하여 수술의 편의성을 제공할 수 있는 것이다.
상기 골충진용 복합체는 상기 혈관조영제와 혼합될 경우 언제든지 점성을 지닌 젤 형태의 골충진제로 변형이 가능하여 주사기나 스푼을 이용하여 상황에 맞게 사용이 가능하도록 한다. 이렇게 사용되는 뼈이식재는 X-RAY를 이용한 C-ARM에 있어서 인체 삽입과 동시에 모니터링이 가능하여 수술의 편의성을 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모니터링이 가능한 다공성 뼈이식재 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 모니터링이 가능한 다공성 뼈이식재 제조방법은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
1. 결합제로서 젤라틴용액을 준비한다.
증류수에 젤라틴(gelatin)을 첨가한 후에, 80∼100℃에서 2시간 동안 유지하여 완전히 혼합된 상태의 젤라틴 용액을 제조한다. 준비된 젤라틴 용액은 과립형 골충진제를 덩어리 형태로 만드는 결합제 용액으로 사용한다.
2. 과립형 다공성 골충진제를 준비한다.
다공성 골충진제는 강도세라믹의 다공질체, 상기 다공질체의 표면에 형성되고 강도세라믹과 생체 활성세라믹을 포함하는 복합중간층, 및 상기 복합중간층 상에 형성된 생체 활성 세라믹층을 포함하는 구조를 갖는 것이다.
상기 강도세라믹은 지르코니아, 알루미나, 티타니아, 실리카, 생석회, 망가니아, 마그네시아, 앨라이트, 벨라이트, 뮬라이트, 몬티셀라이트 및 유리로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상이다.
상기 생체 활성 세라믹은 칼슘포스페이트계를 포함하고, 상기 칼슘포스페이트계는 하이드록시아파타이트(HAp), 트리칼슘포스페이트(TCP) 및 바이페이직칼슘포스페이트(BCP)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상의 화합물이다.
상기 복합 중간층은 강도 세라믹과 생체 활성 세라믹을 30 ∼ 70 : 30 ∼ 70의 함량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
3. 금형에 다공성 골충진제를 충진한 후에 상기 젤라틴용액을 투입하여 골충진제를 결합시켜 골충진용 복합체를 제조한다.
4. 상기 골충진용 복합체를 동결건조기에 넣어서 1∼2일 동안 유지시킨다.
5. 상기 골충진용 복합체에 혈관조영제를 투입한다.
주사기에 골충진용 복합체를 넣고 혈관조영제를 주사기 안에 투입하여 복합체에 혈관조영제가 흡수되도록 한다.
혈관조영제가 흡된 상태에서 1분간 유지시키면 골충진용 복합체가 점성을 갖는 젤 형태로 변형되고, 이를 뼈의 결손부위에 충진하다.
이와 같이 혈관조영제를 혼합하여 뼈 이식재를 제조함으로써, C-ARM과 같은 실시간 X-RAY 영상장비 이용이 가능하여 시술과 동시에 치료부위에 대한 모니터링이 가능하다.

Claims (7)

  1. 결합제를 준비하는 단계;
    골충진제를 준비하는 단계;
    금형에 골충진제를 충진한 후에 상기 결합제를 투입하여 골충진제를 결합시켜 골충진용 복합체를 제조하는 단계;
    상기 골충진용 복합체를 동결건조시키는 단계; 및
    상기 골충진용 복합체에 조영제를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결합제는 생체 적합성 고분자이고,
    상기 골충진재는 합성골이식재, 이종골 이식재, 및 동종골 이식재 중에서 선택된 어느 하나이고,
    상기 조영제는 자기공명장치용 조영제, 컴퓨터단층촬용(CT)용 조영제, 요오드함유 조영제, 황산바륨 함유 조영제, 혈관조영제, 및 위장관조영제중 선택된 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 합성골이식재는 과립형 다공성 골충진재인 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 과립형 다공성 골충진제는,
    강도세라믹의 다공질체, 상기 다공질체의 표면에 형성되고 강도세라믹과 생체 활성세라믹을 포함하는 복합중간층, 및 상기 복합중간층 상에 형성된 생체 활성 세라믹층을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 생체적합성 고분자는,
    콜라겐(Collagen), 젤라틴(gelatin), 피브린(fibrin), 엘라스틴(elastin), 알긴산(alginate), 하이알루론산(hyaluronic acid), 글리세롤, 소디움 카복시메틸셀룰로오스, 살린, 펩티드, HPMC(Hydroxypropyl (Methylcellulose), 및 CMC(Carboxymethyl cellulose) 중 선택되는 하나 또는 하나 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 합성골 이식재는,
    골과립형 다공성 뼈이식재 또는 다충구조의 생체재로 다공질체로인 것을 특징으로 하는 모니터링이 가능한 뼈이식재 제조방법.
  7. 결합제와 골충진재를 혼합하여 제조되는 골 충진용 복합체와, 젤화제를 구비하는 뼈이식재를 주입하기 위한 주입기구에 있어서,
    상기 골 충진용 복합체와 젤화제를 구분하는 분리막과, 분리막을 파쇄하기 위한 파쇄장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈이식재 주입기구.
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