KR20150092662A - Method for Manufacturing Surface- Treated Implant - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a surface-treated implant. According to an embodiment of the present invention, provided is a manufacturing method of a surface-treated implant, which comprises the steps of: preparing an implant; anodic oxidation treating on the surface of the implant; and immersing the anodic oxidation treated implant in modified simulated body fluid (SBF).

Description

표면 처리된 임플란트의 제조 방법{Method for Manufacturing Surface- Treated Implant}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a surface-treated implant,

본 발명은 표면 처리된 임플란트의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a surface-treated implant.

치아 임플란트의 임상 성공 여부는 임플란트 재료의 생체호환성과 임플란트 표면의 거시적 및 미시적 속성, 임플란트 베드의 상태, 외과술 자체, 온전한 치유 단계, 차후 보철 디자인 및 장기적 부하 단계 등 다양한 인자에 의해 결정된다. 이러한 인자 중 임플란트 표면의 특징은 성공적인 골 유착을 위한 초기 치유 단계에 결정적이다. 왜냐하면, 임플란트 표면의 물리적, 화학적 특성이 임플란트 표면과 이웃한 생물학적 시스템 간의 상호작용에 영향을 미치며 이후 골 유착 비율과 양 및 질에 영향을 미치기 때문이다. 임플란트 표면의 화학적 성분과 친수성의 정도 및 거칠기는 임플란트와 조직의 상호작용 및 골 유착 시 중요한 속성들이다. Clinical success of dental implants depends on various factors such as the biocompatibility of the implant materials, the macroscopic and microscopic properties of the implant surface, the condition of the implant bed, the surgical technique itself, the complete healing phase, the subsequent prosthetic design and the long term loading stage. Among these factors, the characteristics of the implant surface are crucial to the initial healing stage for successful osseointegration. This is because the physical and chemical properties of the implant surface affect the interaction between the implant surface and neighboring biological systems, which in turn affects the rate of bone adhesion and the amount and quality. The chemical composition and the degree of hydrophilicity and roughness of implant surface are important properties in the interaction of implant and tissue and osseointegration.

그러므로, 임플란트 표면을 변형시키는 방식으로 빠른 치유와 조기 부하를 이루기 위해 다양한 시도를 하고 있는데, 주로 표면 형상이나 표면 물질과 관련하여 임플란트 표면 변형이 이루어지고 있다. 표면 거칠기가 중간 정도 되는 임플란트가 임상적으로 조기 고정 및 장기간 안정성 등 많은 이점이 있음을 보여주는 체외(in vitro) 및 체내(in vivo) 연구가 많다. 현재, 치과 분야에서는 미시적 수준의 거칠기를 가진 치아 임플란트가 널리 사용되고 있다. 또한, 단백질에 의한 초기 상태 조절기간 중, 그리고 초기 세포 점착기간 중에는 임플란트 표면의 표면 에너지와 친수성과 같은 속성이 중요할 수도 있음이 알려져 있다. 친수성이 충분하면, 혈액 성분에 의해 임플란트 표면에서의 초기 조절 능력이 증가되고, 차후 세포 반응에 영향을 미친다. 그러므로, 표면 에너지가 높은 친수성 표면은 골 임플란트에 이상적인 것으로 받아들여져 왔다. 티타늄 임플란트 표면의 표면 에너지 및 친수성을 늘리기 위한 시도의 일환으로 공기 노출을 막기 위한 질소 분위기 하에 처리되고, 등장(isotonic) NaCl 용액을 함유한 밀봉관에 이를 저장하는 SLActive 표면처리방식이 도입되었다. 그 외에, 티타늄 표면의 UV 처리는 티타늄 임플란트의 표면 에너지와 표면 친수성을 늘리기 위한 또 다른 시도이다. Therefore, various attempts have been made in order to achieve rapid healing and early loading by deforming the implant surface. Implant surface deformation is mainly related to surface shape and surface material. There are many in vitro and in vivo studies showing that implants with moderate surface roughness have many advantages such as clinically early fixation and long term stability. Currently, tooth dental implants with micro-level roughness are widely used in the dental field. In addition, it is known that properties such as surface energy and hydrophilicity of the implant surface may be important during the initial state of protein regulation and during the initial cell adhesion period. If the hydrophilicity is sufficient, the blood component increases the initial ability to regulate the surface of the implant and affects subsequent cellular responses. Therefore, hydrophilic surfaces with high surface energies have been accepted as ideal for bone implants. As part of an attempt to increase the surface energy and hydrophilicity of the titanium implant surface, an SLActive surface treatment method has been introduced which is treated in a nitrogen atmosphere to prevent air exposure and stores it in a sealed tube containing an isotonic NaCl solution. In addition, UV treatment of titanium surfaces is another attempt to increase the surface energy and surface hydrophilicity of titanium implants.

반면, 파골세포는 무기질 조직의 흡수를 담당하며 단핵세포/대식세포 조혈 계통에서 파생된 다핵 거대세포이다. 파골세포 형성은 골수 속 간질 세포나 골 표면을 따라 늘어선 특별한 조골세포에 의해 제공되는 세포 결합성 인자와 가용성 인자 양자로 구성되어 있는 미세환경에 따라 달라진다. 현재는 파골세포 생성에 필요한 두 조혈 인자로서, tumor mecrosis factor (TNF) 관련 cytokine receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL)와 폴리펩타이드 성장인자 colony-stimulating factor-1 (CSF-1)가 존재하고, 조혈 선구세포 표면 위 receptor activator of nuclear factor kappa B (RANK)의 이후 활성화에 의하여 파골세포 분화가 이루어진다고 알려져 있다. 성숙된 다핵 파골세포는 신호에 의해 활성화되는데, 이에 의해 골 재성형이 시작된다. 성숙된 파골세포는 골 표면에 따라 이동하고 흡수될 영역을 찾고 부착하며, 봉합구역을 설정하고, 뼈의 무기물과 유기물을 흡수하는 양성자와 가수분해효소 분비 작용을 전문으로 하는 주름막을 형성할 수 있는 운동성이 뛰어난 세포로, 흡수공간을 형성한다. On the other hand, osteoclasts are responsible for the absorption of mineral tissue and are multinucleated giant cells derived from mononuclear / macrophage hematopoietic system. The osteoclast formation depends on the microenvironment, which is composed of both cell-binding factors and soluble factors provided by the bone marrow stromal cells or special osteoblasts lined up along the bone surface. There are currently two cytokine receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL) and colony-stimulating factor-1 (CSF-1) , And osteoclast differentiation is achieved by subsequent activation of receptor activator of nuclear factor kappa B (RANK) on the surface of hematopoietic progenitor cells. The mature polynuclear osteoclasts are activated by signaling, thereby initiating bone remodeling. The mature osteoclasts can move along the bone surface and locate and attach to the area to be absorbed, establish a seal zone, proton to absorb minerals and organic matter in the bone, and form a wrinkle membrane that specializes in hydrolytic secretion It is a cell with excellent mobility and forms an absorption space.

임플란트의 성공적인 고착을 위해서는, 초기 단계에서 가능한 한 바로 임플란트 주변 골 생성을 할 수 있도록 하기 위해 골 생성은 활성화하되 골 흡수는 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 유지 단계 동안에도 임플란트의 장기적인 안정성을 위해 임플란트 주변 골 흡수가 최소한으로 될 것이 요구된다. 즉, 임플란트 주변 골 흡수를 최소화하기 위하여, 임플란트 주변에서 파골세포가 형성되는 것을 억제하는 기술이 필요하다. 이러한 점에 착안하여, 임플란트의 표면 처리를 통하여 파골세포의 형성이 억제될 수 있을 지가 문제된다.For the successful fixation of the implant, it is desirable to activate bone formation but inhibit bone resorption in order to enable bone formation around the implant as early as possible in the initial stage. It is also required that the bone resorption around the implant be minimized for the long-term stability of the implant during the maintenance phase. That is, in order to minimize the bone absorption around the implant, a technique for inhibiting the formation of osteoclasts around the implant is needed. In view of this point, it is questionable whether osteoclast formation can be inhibited through the surface treatment of the implant.

본 발명은 티타늄 임플란트의 표면 처리를 통하여 임플란트 주변의 파골세포 형성을 억제하여 임플란트 시술의 성공율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the success rate of implant treatment by inhibiting osteoclast formation around the implant through surface treatment of the titanium implant.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.In order to accomplish the above-mentioned object, a representative configuration of the present invention is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 표면처리된 임플란트의 제조 방법으로서, 임플란트를 준비하는 단계, 임플란트의 표면에 양극산화 처리(anodic oxidation)를 하는 단계, 및 상기 양극산화 처리된 임플란트를 변형 SBF(simulated body fluid)에 담그는 단계를 포함하는 표면처리된 임플란트의 제조 방법 이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface-treated implant, comprising the steps of preparing an implant, performing anodic oxidation on the surface of the implant, and implanting the anodized implant with a modified SBF body fluid, comprising the step of immersing the implant in a body fluid.

본 발명에 의하면, 티타늄 임플란트의 표면 처리를 통하여 임플란트 주변의 파골세포 형성을 억제하여 임플란트 시술의 성공율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, osteoclast formation around the implant can be suppressed through the surface treatment of the titanium implant, and the success rate of the implant treatment can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 티타늄 임플란트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 배양된 세포의 배양 3일째와 6일째의 TRAP 활성화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 분화된 RAW세포의 FE-SEM 사진이다.
도 4는 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 분화된 RAW 세포의 CLMS 사진이다.
도 5는 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 배양된 세포의 파골세포 유전자 전사인자 발현 수준을 나타내는 그래프이다.
도 6은 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 배양된 세포의 NFATc1, c-Fos 및 β-액틴의 웨스턴 블롯을 나타내는 사진이다.
1 is a view illustrating a method of manufacturing a surface-treated titanium implant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing TRAP activation on days 3 and 6 of culture of cells cultured on the surface of four groups of titanium samples. FIG.
Figure 3 is an FE-SEM image of RAW cells differentiated on the surface of four groups of titanium samples.
Figure 4 is a CLMS photograph of RAW cells differentiated on the surface of four groups of titanium samples.
5 is a graph showing osteoclast gene transcription factor expression levels of cells cultured on the surface of four groups of titanium samples.
Figure 6 is a photograph showing Western blots of NFATc1, c-Fos and beta-actin of cells cultured on four groups of titanium sample surfaces.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특정 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that illustrate specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are mutually exclusive, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, specific structures, and specific features described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. The length, area, thickness, and shape of the embodiments shown in the drawings may be exaggerated for convenience.

[본 발명의 바람직한 실시예][Preferred Embodiment of the Present Invention]

이하에서는, 티타늄 임플란트 표면에서의 골 형성을 개선할 뿐만 아니라 파골세포를 억제하여 파골세포에 의한 골 흡수를 억제하기 위한 표면 처리된 티타늄 임플란트의 제조 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a surface-treated titanium implant for improving osteogenesis on the titanium implant surface as well as inhibiting osteoclast and inhibiting osteoclast-induced bone resorption will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리된 티타늄 임플란트의 제조 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view illustrating a method of manufacturing a surface-treated titanium implant according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 단계로서, 표면 처리를 하기 위한 티타늄 임플란트를 준비할 수 있다(S1). Referring to FIG. 1, as a first step, a titanium implant for surface treatment can be prepared (S1).

그리고, 제2 단계로서, 티타늄 임플란트 표면에 양극산화 처리를 할 수 있다(S2). 양극산화 처리(anodic oxidation)는 전해질 용액에 금속을 담그고, 금속을 양극으로 전해질 용액을 음극으로 하여 전기 화학적으로 금속의 표면에 산화 피막을 형성하는 처리 방법을 말하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 티타늄 임플란트의 표면에 대한 양극산화 처리는 70 A/m2의 상시 전류 모드에서 300 V의 최종 전압(final voltage)로 진행될 수 있다. 양극 산화에 사용되는 전해질 용액은 0.15 M 아세트산 칼슘 일수화물(calcium acetate monohydrate) 및 0.02M 글리세로인산 칼슘(calcium glycerophosphate)을 이용할 수 있다. 양극산화 처리 후 티타늄 임플란트는 증류수와 무수알코올로 세척한 후 건조시키고, 그 후 산화 에틸렌(ethylene oxide)로 살균처리할 수 있다.As a second step, the surface of the titanium implant can be anodized (S2). Anodic oxidation refers to a treatment method in which a metal is immersed in an electrolytic solution, and an electrolytic solution is used as a cathode as a cathode and electrochemically forms an oxide film on the surface of the metal. According to one embodiment of the present invention, the anodizing treatment on the surface of the titanium implant can proceed with a final voltage of 300 V in a constant current mode of 70 A / m < 2 >. The electrolyte solution used for the anodic oxidation may be 0.15 M calcium acetate monohydrate and 0.02 M calcium glycerophosphate. After anodizing, titanium implants can be washed with distilled water and anhydrous alcohol, dried, and then sterilized with ethylene oxide.

광학간섭계(Accura 2000)를 통해 양극산화 처리된 티타늄 임플란트 표면의 거칠기를 측정한 결과, 평균 표면 거칠기는 0.873±0.162 μm인 것으로 확인되었다.The surface roughness of the anodized titanium implant surface was measured by an optical interferometer (Accura 2000), and the average surface roughness was found to be 0.873 ± 0.162 μm.

그리고, 제3 단계로서, 양극산화 처리된 티타늄 임플란트를 변형 SBF(modified simulated body fluid)에 담글 수 있다. 변형 SBF를 준비하기 위하여 (1) 열역학적으로 안정적인 두 저장액(A용액, B용액)을 필터로 여과한 후 (2) A용액과 B용액을 1:1의 비율로 혼합하면서 한외 여과기(ultrafilter)로 여과할 수 있다. A용액과 B용액에 포함되는 구체적인 성분은 표 1에 기재된 바와 같으며, 표 1에 기재된 A용액의 성분과 B용액의 성분 각각은 1.00M의 HCL 용액에 용해되어 A용액과 B용액을 구성할 수 있다.
As a third step, anodized titanium implants can be immersed in a modified simulated body fluid (SBF). In order to prepare the modified SBF, (1) the two thermodynamically stable stock solutions (solution A and solution B) were filtered with a filter, (2) solution A and solution B were mixed at a ratio of 1: 1, Lt; / RTI > The specific components contained in the solution A and the solution B are as shown in Table 1. Each of the components of the solutions A and B described in Table 1 is dissolved in a 1.00 M HCl solution to constitute the solutions A and B .

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 변형 SBF 내의 탄소 함량을 조절하기 위하여, 5% CO2 분위기를 유지할 수 있다. 이러한 방법에 의해 제조된 변형 SBF와 실제 혈장의 이온 구성은 표 2와 같다.
Further, in order to control the carbon content in the modified SBF, a 5% CO2 atmosphere can be maintained. Table 2 shows the ionic composition of modified SBF and actual plasma prepared by this method.

Figure pat00002
Figure pat00002

이러한 방법으로 제조된 변형 SBF 내에 양극산화 처리된 티타늄 임플란트를 담글 수 있다. 티타늄 임플란트는 변형 SBF 내에 온도 37℃, pH 7.4, p(CO2) 0.05 atm의 조건 하에서 2주 간 담가질 수 있다. Anodized titanium implants can be immersed in the modified SBF produced by this method. Titanium implants can be immersed in modified SBF at 37 ° C, pH 7.4, p (CO2) 0.05 atm for 2 weeks.

변형 SBF 내에 담그는 작업이 완료되면 증류수와 탈이온수로 세척하고 건조할 수 있다.
Once the immersion in the modified SBF is complete, it can be rinsed with distilled water and deionized water and dried.

[실험예][Experimental Example]

본 발명의 발명자는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 티타늄 임플란트의 효과를 입증하기 위하여, 다음과 같은 실험을 행하였다.
The inventor of the present invention conducted the following experiment to demonstrate the effect of the titanium implant manufactured according to one embodiment of the present invention.

1. 티타늄 시료 준비1. Titanium sample preparation

우선, 두께가 1mm, 직경이 25mm인 티타늄 시료 다수 개를 준비한 후, 각각의 티타늄 시료를 아래의 4가지 그룹으로 분류하였다.
First, after preparing a plurality of titanium samples each having a thickness of 1 mm and a diameter of 25 mm, the respective titanium samples were classified into the following four groups.

그룹 I: 가공 처리 및 변형 SBF에 담그지 않은 그룹Group I: Processed and modified SBF non-soaked group

그룹 II: 가공 처리 및 변형 SBF에 담근 그룹Group II: Processed and modified groups immersed in SBF

그룹 III: 양극산화 처리 및 변형 SBF에 담그지 않은 그룹Group III: Anodic oxidation treatment and modification Groups not immersed in SBF

그룹 IV: 양극산화 처리 및 변형 SBF에 담근 그룹
Group IV: Anodized and modified SBF group

여기에서 가공 처리는, 초음파 세척장치와 에탄올을 이용하여 티타늄 임플란트의 표면을 세척하고 증류수에 24시간 보관하는 처리로서, 양극산화 처리를 하지 않고 기계적인 세척 처리 만을 한 것을 말한다.
Here, the processing means that the surface of the titanium implant is cleaned using an ultrasonic cleaning apparatus and ethanol and stored in distilled water for 24 hours, which means that only the mechanical cleaning treatment is performed without the anodizing treatment.

2. 세포 배양2. Cell culture

쥐의 대식세포인 RAW 264.7 대식세포/단핵세포(TIB-71; ATCC)가 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면 상에서 배양되었다. RANKL 추가로 분화되는 쥐의 골수 대식세포 라인인 RAW 264.7는 널리 인정되는 모델로, 파골세포 형성에 대한 체외 연구를 위해 일반적으로 사용되고 있다. 각각의 티타늄 시료는 10% 우태아 혈청(FBS; Gibco, Rockville, MD, USA), 페니실린 100U/ml 및 스트렙토마이신 100 μg/ml을 포함한 최소 필수 매개체 알파(α-MEM, Gibco, NY, USA) 내에 위치하며, 쥐의 대식세포는 5% CO2 분위기, 37℃의 조건하에서 배양되었다. 세포는 0.5 × 104 cell/well의 밀도로 키우고 다음 날 쥐의 RANKL 100 ng/ml를 공급하였다. 매개체 알파 및 RANKL는 2일 마다 교환되었다. 세포는 최대 11일 동안 배양되었다.
Rat macrophages RAW 264.7 macrophages / mononuclear cells (TIB-71; ATCC) were cultured on four groups of titanium sample surfaces. RANKL RAW 264.7, an extra-differentiated mouse bone marrow macrophage line, is a widely accepted model and is commonly used for in vitro studies of osteoclastogenesis. Gibco, NY, USA) containing 10% fetal bovine serum (FBS; Gibco, Rockville, MD, USA), penicillin 100 U / ml and streptomycin 100 μg / And macrophages of rats were cultured under the condition of 5% CO 2 atmosphere and 37 ° C. Cells were grown at a density of 0.5 × 10 4 cells / well and the next day, 100 ng / ml of RANKL was supplied to the rats. Median alpha and RANKL were changed every 2 days. Cells were cultured for up to 11 days.

3. 타르타르산 저항성 인산분해(TRAP) 활성화 분석3. Analysis of tartaric acid-resistant phosphoric acid degradation (TRAP) activation

티타늄 표면의 타르타르산 저항성 인산분해(TRAP) 활성화는 파골세포 분화 활성을 양적으로 평가하기 위해 측정된다.Tartaric acid-resistant phosphorylation (TRAP) activation of the titanium surface is measured to quantitatively assess osteoclast differentiation activity.

분석 프로토콜(protocol)에 따라서, 배양 3일 및 6일 후 TRACP 분석키트(Takara, Kyoto, Japan)를 이용하여 TRAP 활성화가 측정되었다. 티타늄 시료 4가지 그룹 각각에서 배양된 세포의 TRAP 활성화는 무색의 p-니트로페놀 인산염(pNPP, Takara)에서 유색의 p-니트로페놀로의 전환을 활용한 비색법을 기준으로 한 분석에 의해 조사되었다. 샘플 흡광도는 405nm에서 분광으로 측정되었다(Bio-Rad, Hercules, CA, USA). 측정은 3번 이루어졌으며, 6개의 배양조직에서 반복되었다(n= 6).TRAP activation was measured using a TRACP assay kit (Takara, Kyoto, Japan) after 3 and 6 days of culture according to the analysis protocol. TRAP activation of cultured cells in each of the four groups of titanium samples was investigated by colorimetric analysis utilizing the conversion of colorless p-nitrophenol phosphate (pNPP, Takara) to colored p-nitrophenol. The sample absorbance was measured spectrophotometrically at 405 nm (Bio-Rad, Hercules, Calif., USA). Measurements were made in triplicate and repeated in 6 cultures (n = 6).

도 2는 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 배양된 세포의 배양 3일째와 6일째의 TRAP 활성화를 나타내는 그래프이다. 도 2를 참조하면, 배양 6일째 되는 날 변형된 SBF에 담근 결과 티타늄 표면에서 성장한 세포의 TRAP 활성 간에 유의미한 차이가 있었다. 그러나 배양 3일째 되는 날에 그룹들 간의 유의미한 차이는 없었다. 6일째 TRAP 활성화는 변형 SBF에 담근 양극산화 처리된 티타늄 표면(그룹 IV)에서 성장한 세포의 경우가, 변형 SBF에 담그지 않고 양극산화 처리된 티타늄 표면(그룹 III)에서 성장한 세포의 경우와 비교하여 유의미하게 낮아졌다. 이와 유사하게 변형 SBF에 담근 가공처리된 티타늄 표면(그룹 II)에서 배양된 세포의 TRAP 활성화는 변형 SBF에 담그지 않고 가공 처리된 표면(그룹 I)과 비교하여 유의미하게 낮았다. FIG. 2 is a graph showing TRAP activation on days 3 and 6 of culture of cells cultured on the surface of four groups of titanium samples. FIG. Referring to FIG. 2, there was a significant difference in TRAP activities of cells grown on the titanium surface as a result of immersion in modified SBF on the 6th day of culture. However, there was no significant difference between the groups on the third day of culture. On day 6, TRAP activation was significantly higher in the cells grown on the anodized titanium surface (Group IV) immersed in the modified SBF than in the cells grown on the anodized titanium surface (Group III) without being immersed in the modified SBF Respectively. Similarly, TRAP activation of cultured cells on the treated titanium surface (Group II) immersed in the modified SBF was significantly lower than that of the treated surface (Group I) without immersion in modified SBF.

즉, 배양 3일째에는 그룹 간의 유의미한 통계학적 차이가 없었으나, 6일째에는 그룹 I 및 그룹 III 각각과 비교하여 그룹 II 및 그룹 IV가 더 낮은 값을 보여주었다.
That is, there was no statistically significant difference between the groups on the third day of culture, but on the sixth day, group II and group IV showed lower values compared with the respective groups I and III.

4. 전계방출형 주사전자현미경법(FE-SEM)4. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)

전계방출형 주사전자현미경법(FE-SEM)은 티타늄 표면의 각기 파골세포의 분화를 예상하고 비교하는데 사용된다.Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) is used to predict and compare the differentiation of osteoclasts on titanium surfaces.

4가지 그룹 각각의 티타늄 표면 상에서 배양된 세포는 배양 11일 후 상온에서 10분 동안 인산완충식염수(phosphate buffered saline; PBS) 내의 2% 글루타르알데히드로 고정되었고, 이후 20분 동안 PBS에서 사산화 오스미움으로 착색하고 에탄올을 순차적으로 늘려 탈수하였다. 배양된 세포를 포함하는 티타늄 시료는 임계점 건조(critical point drying) 후 6nm 백금으로 스퍼터 코팅이 되고 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)에서 검사되었다.Cells cultured on each of the four groups of titanium surfaces were fixed with 2% glutaraldehyde in phosphate buffered saline (PBS) for 10 min at room temperature after 11 days of incubation, It was colored by hate and gradually dehydrated by increasing ethanol. Titanium samples containing the cultured cells were sputter coated with 6 nm platinum after critical point drying and examined on Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM).

티타늄 표면은 FE-SEM을 사용하여 낮은 15 kV 가속 전압에서 관찰되었으며, 고배율(Χ 100, Χ 500) FE-SEM 관찰이 각기 다른 다섯 부분에서 시행되었다.Titanium surfaces were observed at low 15 kV accelerating voltage using FE-SEM, and high magnification (Χ 100, Χ 500) FE-SEM observations were performed in five different parts.

도 3은 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 분화된 RAW세포의 FE-SEM 사진이다. (a)는 그룹 I의 티타늄 시료의 표면(배율 100배), (b)는 그룹 II의 티타늄 시료의 표면(배율 100배), (c)는 그룹 III의 티타늄 시료의 표면(배율 100배), (d)는 그룹 IV의 티타늄 시료의 표면(배율 100배), (e)는 (a)에서 분화된 파골세포(배율 2,000배), (f)는 (c)에서 분화된 파골세포(배율 2,000배)를 나타내며, (a) 및 (c)에서의 화살표는 분화된 파골세포를 나타낸다.Figure 3 is an FE-SEM image of RAW cells differentiated on the surface of four groups of titanium samples. (magnification 100 times), (b) is a surface of a titanium sample of group II (magnification 100 times), (c) is a surface of a titanium sample of group III (magnification of 100 times) (d) is the surface of the titanium sample of group IV (100-fold magnification), (e) osteoclast differentiated in (a) (2,000 magnification), (f) osteoclast differentiated in (c) 2,000 times), and arrows in (a) and (c) represent differentiated osteoclasts.

도 3에 의하면, 변형 SBF에 담그지 않은 티타늄 시료의 표면에 비하여, 변형 SBF에 담근 티타늄 시료의 경우에 파골세포로의 분화가 제대로 진행되지 않음을 알 수 있다.
3, it can be seen that the titanium sample immersed in the deformed SBF does not progress to osteoclast differentiation in comparison with the surface of the titanium sample immersed in the deformed SBF.

5. 공초점 레이저 주사현미경(CLMS)5. Confocal Laser Scanning Microscope (CLMS)

4가지 그룹의 티타늄 시료 표면의 분화된 파골세포의 유착 정도 및 형태를 알기 위해, F-액션(세포 골격)과 DNA(세포핵)에 대해 티타늄 표면의 배양된 RAW 세포를 면역 염색하여 CLMS로 관찰하였다.To determine the degree and type of adhesion of differentiated osteoclasts on the surface of the four groups of titanium samples, RAW cells cultured on titanium surface for F-action (cytoskeleton) and DNA (nucleus) were immunostained and observed with CLMS .

배양 11일 이후 PBS을 이용하여 세포를 두 번 세척한 후 상온에서 10분간 포름알데하이드 4% 용액(Sigma-Aldrich, BUchs, Switzerland)에 고정하였다가 PBS으로 세 번 세척하였다. 이 후, 10분 동안 PBST(PBS 내에 0.25 % Triton X-100 포함)에서 투수되도록 하고, PBS에서 3번 세척한 후, 상온에서 1시간 동안 1 % BSA로 블록되었다. 액틴(actin) 세포 골격을 1시간 동안 PBS에서 팔로이딘(phalloidin) 1: 100으로 착색하였고, 세포핵은 PBS에서 DAPI 1:1000로 15분간 착색하였다. 공초점 레이저 주사현미경(CLSM)을 이용하여 세포를 포함한 4가지 그룹의 티타늄 시료는 세 개의 각기 다른 지점에서 촬영되었다. 100배 배율을 이용하여 각 티타늄 표면의 파골세포 내 세포의 전반적 분화 활성화를 관찰하였다. 다핵 파골세포를 확인하기 위해 400배 배율이 사용되었다.After 11 days of culture, the cells were washed twice with PBS, fixed in formaldehyde 4% solution (Sigma-Aldrich, BUchs, Switzerland) for 10 minutes at room temperature, and washed three times with PBS. Thereafter, it was allowed to permeate in PBST (containing 0.25% Triton X-100 in PBS) for 10 minutes, washed 3 times in PBS, and then blocked with 1% BSA for 1 hour at room temperature. The actin cytoskeleton was stained with 1: 100 phalloidin in PBS for 1 hour, and the nuclei were stained for 15 minutes with DAPI 1: 1000 in PBS. Four groups of titanium samples, including cells using confocal laser scanning microscopy (CLSM), were photographed at three different points. 100 times magnification was used to observe the overall differentiation activation of the cells in the osteoclasts on each titanium surface. A 400 fold magnification was used to identify polymorphonical osteoclasts.

도 4는 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 분화된 RAW 세포의 CLMS 사진이다. (a)는 그룹 I, (b)는 그룹 II, (c)는 그룹 III, (d)는 그룹 IV의 티타늄 시료 표면의 RAW 세포의 공초점 사진(배율 100배)이다. 그룹 I 및 그룹 II의 CLMS 영상 간에는 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 두 그룹 모두에서 세포는 방추형 및 원형 모양의 세포와 유사한 혼합된 분포를 보였다. 포도좀(Podosome)과 액틴 링(Actin Ring) 및 셋 이상의 세포핵이 있는, 완전히 분화되거나 부분 분화된 파골세포는 그 두 그룹의 영상에서 드물게 발견되었다. 이와 달리, 그룹 III와 그룹 IV 간에는 발견되는 분화된 파골세포에 차이가 있었다. 그룹 III의 경우, 분화된 파골세포가 관찰되었으나, 그룹 IV의 경우에는 발견되는 분화된 파골세포의 수가 그룹 III이 비해 훨씬 낮았다.
Figure 4 is a CLMS photograph of RAW cells differentiated on the surface of four groups of titanium samples. (a) is a group I, (b) is a group II, (c) is a group III, and (d) is a confocal photograph (100 times magnification) of a RAW cell on the titanium sample surface of the group IV. There was no significant difference between CLMS images of Group I and Group II. In both groups, the cells showed a mixed distribution similar to the fusiform and round shaped cells. Fully differentiated or partially differentiated osteoclasts with podosomes, Actin rings, and three or more nuclei were rarely found in the images of the two groups. In contrast, there was a difference in the differentiated osteoclasts found between Group III and Group IV. In group III, differentiated osteoclasts were observed, but in group IV, the number of differentiated osteoclasts found was much lower than in group III.

6. 실시간 역전사 중합효소 연쇄 반응(RT-PCR)6. Real-time RT-PCR (RT-PCR)

초기 분화 단계에서 발현되는 c-Fos mRNA 수준을 비교하기 위해 c-Fos에 의해 이루어지는 RANKL와 NFATAc1 보충 후 첫날 그리고 셋 째날 c-Fos의 실시간 PCR가 시행된다.To compare the level of c-Fos mRNA expressed at the early differentiation stage, real-time PCR of c-Fos on the first and third day after RANKL and NFATAc1 supplementation performed by c-Fos is performed.

기준 유전자 HPRT와 아래와 같은 두 개의 표적 유전자에 대해 파골세포의 유전자 mRNA 발현량을 파악하기 위해 실시간 역전사 중합효소 연쇄 반응(RT-PCR)이 시행되었다.
Real-time RT-PCR (RT-PCR) was performed to determine the amount of osteoclast gene mRNA expression for the reference gene HPRT and the following two target genes.

a. c-Fos(RANKL 보충 1일 후)a. c-Fos (1 day after RANKL supplementation)

b. NFATc1(RANKL 보충 3일 후)
b. NFATc1 (3 days after RANKL replacement)

Total RNA는 RANKL 보충 1일 및 3일 후 세포 시료에서 분리되었다. 5 ×106 세포 별로 TRIzol® 시약(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) 1mL을 추가하여 세포들이 분리되었다. 균질화된 시료는 상온에서 5분 동안 배양되어 핵단백질 복합체가 완전히 해리되도록 하였다. 각 시료에 클로로포름 0.2mL를 추가하여 시료들을 잘 섞어 다시 상온에서 3분 동안 배양하였다. 시료는 4 ℃에서 20분 동안 12,000G으로 원심 분리하였다. 원심 분리 후 혼합물은 낮은 붉은 페놀 클로로포름 단계와 간기 및 상층 수성 단계로 분리되었다. 수성 단계에서 이소프로필 알코올 0.5mL와 혼합하여 RNA를 침전시켰다. 시료는 20분 동안 RT에서 배양하고 4 ℃에서 15분 동안 12,000G으로 원심 분리하였다. RNA 침전물은 관 측면과 아래쪽에 젤 같은 펠렛을 형성한다. 상층부액을 제거한 후, RNA 펠렛을 75%의 에탄올 1mL로 씻고 10분 동안 4 ℃에서 12,000G으로 원심 분리하였다. 마지막으로 RNA 펠렛을 10분 동안 건조한 후, RNA는 10분 동안 RNase가 제거된 물에서 용해시키고, 55℃에서 배양하였다. Total RNA는 분광광도계(ThermoScientific Nanodrop Technologies, Wilmington, DE, USA)를 사용하여 정량화하였다.Total RNA was isolated from cell samples after 1 and 3 days of RANKL supplementation. Cells were isolated by adding 1 mL of TRIzol® reagent (Invitrogen, Carlsbad, Calif., USA) per 5 × 10 6 cells. The homogenized sample was incubated at room temperature for 5 minutes to allow complete dissociation of the nuclear protein complex. 0.2 mL of chloroform was added to each sample, and the samples were mixed well and incubated again at room temperature for 3 minutes. The samples were centrifuged at 12,000 G for 20 minutes at 4 ° C. After centrifugation, the mixture was separated into low red phenol chloroform phase and interphase and upper aqueous phase. The aqueous phase was mixed with 0.5 mL of isopropyl alcohol to precipitate RNA. Samples were incubated at RT for 20 min and centrifuged at 12,000 G for 15 min at 4 ° C. The RNA precipitate forms a gel-like pellet on the side and bottom of the tube. After removing the supernatant, the RNA pellet was washed with 1 mL of 75% ethanol and centrifuged at 12,000 G for 10 minutes at 4 ° C. Finally, after drying the RNA pellet for 10 minutes, the RNA was dissolved in RNase-free water for 10 minutes and cultured at 55 ° C. Total RNA was quantified using a spectrophotometer (ThermoScientific Nanodrop Technologies, Wilmington, DE, USA).

Total RNA 중 1 μg는 올리고(dT) 2.5 mM dNTP, 5×FS 버퍼, 0.1M DTT, SSII 효소 및 RNase를 포함한 Superscript II 역전사효소(Invitrogen)를 이용하여 50분 동안 42℃에서 cDNA로 역전사하였다.1 μg of total RNA was reverse transcribed to cDNA at 42 ° C. for 50 minutes using Superscript II reverse transcriptase (Invitrogen) containing oligo (dT) 2.5 mM dNTP, 5 × FS buffer, 0.1 M DTT, SSII enzyme and RNase.

HPRT [(F) 5′-CCACAGGGACTAGAACACCTGCTAA-3,(R) 5′-CTTGTGGACTGTGTGACT-3′]와 c-fos [(F) 5′-CTGGTGCAGCCCACTCTGGTC-3′, (R) 5′-CTTTCA GCAGATTGGCAATCTC-3′] 및 NFATc1[(F) 5′-CGGCTGCCTTCCGTCTCA TAG-3′, (R) 5′-CGGCTGCCTTCCGTCTCATAG-3′]과 같은 마우스 고유 프라이머가 사용되었다.5'-CTTTCA GCAGATTGGCAATCTC-3 'and c-fos [(F) 5'-CCACAGGGACTAGAACACCTGCTAA-3, (R) 5'-CTTGTGGACTGTGTGACT- Mouse primers such as NFATc1 [(F) 5'-CGGCTGCCTTCCGTCTCA TAG-3 ', (R) 5'-CGGCTGCCTTCCGTCTCATAG-3'

실시간 PT-PCR는 SYBR 그린(Invitrogen) 탐지법을 활용하여 iCycler(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)에서 시행되었다. 각 반응에는 최종 용량 20 μl에 cDNA 5 μl와 순방향 및 역방향 고유 프라이머 0.4 μl 및 Rox 0.4 μl가 포함되어 있다. 증폭 프로그램은 템플릿 cDNA(3분, 95 ℃) 변성을 위한 전배양 단계로 구성되고, 이후 40 사이클은 변성 단계(15초, 95℃)와 가열 냉각 단계(15초, 60℃) 및 신장 단계(30초, 72 ℃)로 구성되었다. c-fos 및 NFAcT1의 상관 수준은 HPRT로 표준화하였다.Real-time PT-PCR was performed in iCycler (Bio-Rad, Hercules, Calif., USA) using SYBR Green (Invitrogen) detection. For each reaction, a final volume of 20 μl contains 5 μl of cDNA, 0.4 μl of forward and reverse specific primers and 0.4 μl of Rox. The amplification program consists of a pre-incubation step for template cDNA (3 min, 95 ° C) denaturation, followed by 40 cycles of denaturation (15 sec, 95 ° C), heating and cooling (15 sec, 60 ° C) 30 seconds, 72 ° C). The correlation level of c-fos and NFAcT1 was normalized to HPRT.

도 5는 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 배양된 세포의 파골세포 유전자 전사인자 발현 수준을 나타내는 그래프이다. (a)는 1일째 c-Fos mRNA 수준이며, (b)는 3일째 NFATc1 mRNA 수준을 나타낸다.5 is a graph showing osteoclast gene transcription factor expression levels of cells cultured on the surface of four groups of titanium samples. (a) shows the level of c-Fos mRNA on the first day, and (b) shows the level of NFATc1 mRNA on the third day.

c-Fos mRNA는 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담그지 않은 티타늄 시료의 표면과 비교하여 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 시료의 표면에서 성장한 세포에서 유의미하게 낮았다. 그러나 가공 처리된 티타늄 시료의 표면들 간에는 변형 SBF에 담갔는지에 따라 통계학적으로 유의미한 차이가 없었다.The c-Fos mRNA was anodically oxidized and significantly lower in the cells grown on the surface of the titanium samples immersed in the modified SBF compared to the surface of the titanium samples immersed in the modified SBF. However, there was no statistically significant difference between the surfaces of the treated titanium samples depending on whether they were immersed in the modified SBF.

또한, NFATc1 mRNA 발현은 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담그지 않은 티타늄 표면과 비교하여 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 표면에서 성장한 세포에서 유의미하게 낮았다. 다만, 가공 처리된 표면의 경우에는 유사한 경향을 보였다.In addition, NFATc1 mRNA expression was anodically oxidized compared to the titanium surface immersed in the modified SBF and significantly lower in the cells grown on the titanium surface immersed in the modified SBF. However, the treated surface showed a similar tendency.

즉, 변형 SBF에 담근 경우에는 양극산화 처리된 표면에서 c-Fos mRNA 발현이 유의미하게 낮았으며, 변형 SBF에 담근 그룹과 담그지 않은 그룹 간에는 NFATc1 mRNA 발현에 관하여 유의미한 차이가 있었다.
In other words, c-Fos mRNA expression was significantly lower on the anodized surface when immersed in modified SBF, and there was a significant difference in the expression of NFATc1 mRNA between the immobilized group and the non-immobilized group in modified SBF.

7. 웨스턴 블롯(Western Blot)7. Western Blot

RANKL 보충 0일, 1일, 2일 및 3일 이후 티타늄 시료 주변에서 성장한 RAW 세포에서 아래의 두 단백질에 대해 웨스턴 블롯을 시행하였다. β-액틴은 부하(loading) 제어용으로 사용되었다.
RANKL supplementation Western blots were performed on the following two proteins in RAW cells growing around the titanium samples on days 0, 1, 2, and 3. β-Actin was used for loading control.

a. c- Fos a. c- Fos

b. NFATc1
b. NFATc1

총 세포 용해물은 인산 완충 식염수(PBS: phosphate buffered saline)로 씻은 후 냉각된 RIPA 완충제(10 mM Tris pH 7.2, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, 1 mM NaF, 2.5 mM sodium pyrophosphate, 1 mM sodium orthovanadate, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 μg/ml leupeptin, 1 μg/ml aprotinin, 1% Triton X-100, 0.1% SDS and 1% deoxycholate)로 세포를 용해하여 채취하였다. 총 세포 용해물은 20분간 배양되고, 4°C에서 20분간 14,000rpm에서 원심 분리되었다. 채취된 단백질은 8% 또는 10% SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)로 분리하여 니트로셀룰로우스막(Whatman GmbH, Dassel, Germany)으로 전이시켰다. 이 막은 특정한 항체로 탐침하였고, ECL(enhanced chemiluminescence) 시약을 이용하여 면역복합체 재활성을 탐지하였다.Total cell lysates were washed with phosphate buffered saline (PBS) and then washed with cold RIPA buffer (10 mM Tris pH 7.2, 150 mM NaCl, 5 mM EDTA, 1 mM NaF, 2.5 mM sodium pyrophosphate, 1 mM sodium orthovanadate , 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 μg / ml leupeptin, 1 μg / ml aprotinin, 1% Triton X-100, 0.1% SDS and 1% deoxycholate). Total cell lysates were incubated for 20 minutes and centrifuged at 14,000 rpm for 20 minutes at 4 ° C. The collected proteins were separated by 8% or 10% SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) and transferred to a nitrocellulose membrane (Whatman GmbH, Dassel, Germany). This membrane was probed with a specific antibody and immunocomplex reactivity was detected using an ECL (enhanced chemiluminescence) reagent.

도 6은 4가지 그룹의 티타늄 시료 표면에서 배양된 세포의 NFATc1, c-Fos 및 β-액틴의 웨스턴 블롯을 나타내는 사진이다. Figure 6 is a photograph showing Western blots of NFATc1, c-Fos and beta-actin of cells cultured on four groups of titanium sample surfaces.

c-Fos 단백질 수치는 RANKL 보충 1일 후 최고조에 달하고 시간이 지나면서 줄어들었고 그 이후 NFATc1이 유도되었다. NFATc1 단백질 수치는 RANKL 보충 3일 후 최고치에 달했다. 이러한 경향은 모든 실험 그룹에서 관찰되었다.c-Fos protein levels peaked at 1 day after RANKL supplementation, decreased over time, and thereafter NFATc1 was induced. NFATc1 protein levels peaked after 3 days of RANKL supplementation. This tendency was observed in all experimental groups.

변형된 SBF에 담금에 따른 가공 처리된 표면에서는 c-Fos 단백질에서의 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 그러나 양극산화 처리된 표면의 경우 변형된 SBF에 담그지 않은 그룹과 비교하여 변형된 SBF 내에 담근 그룹은 c-Fos 단백질 발현이 낮아졌다. 또한, 3일째 되는 날 NFATc1 단백질은 두 표면에서 변형된 SBF에 담금에 의해 유의미하게 감소되었다. β-액틴은 부하 제어장치로 사용되었다.No significant differences in c-Fos protein were observed on the treated surface after immersion in modified SBF. However, in the case of the anodized surface, the group immersed in the modified SBF lowered the c-Fos protein expression compared to the group not immersed in the modified SBF. On the third day, NFATc1 protein was significantly reduced by immersion in modified SBF on both surfaces. β-Actin was used as a load control device.

즉, 두 가공 처리 및 양극산화 처리된 표면에서는 변형된 SBF에 담금에 따른 NFATc1 단백질 발현 수준에서 유의미한 차이를 보인 반면, c-Fos 단백질의 경우 양극산화 처리된 표면 사이에서만 유의미한 차이가 있었다.
In other words, on both treated and anodized surfaces, the NFATc1 protein levels were significantly different in the modified SBF, while the c-Fos protein was significantly different only in the anodized surface.

8. 결론8. Conclusion

파골세포 분화 시의 두드러진 특징은 TRAP의 양이 늘어난다는 것이다. TRAP 효소 활성화는 RANKL 보충 6일 후에 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 표면에서 배양된 세포에서 가장 낮게 나타났다. A prominent feature of osteoclast differentiation is the increased amount of TRAP. TRAP enzyme activation was anodized after 6 days of RANKL supplementation and lowest in cells cultured on titanium surface immersed in modified SBF.

또한, FE-SEM 관찰 및 CLMS 관찰의 결과로도, 대조군과 비교하였을 때, 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 표면에서 분화된 파골세포가 가장 적었다. As a result of FE-SEM observation and CLMS observation, the number of osteoclasts differentiated from the titanium surface immersed in the anodized and deformed SBF was the smallest when compared with the control group.

양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 표면이 분자 수준에서 파골세포 분화 활성에 어떠한 영향을 미치는가에 대해 설명하기 위해 파골세포 형성과 관련된 두 가지 주요 전사인자인 NFATcl과 c-Fos의 유전자 발현에 대한 영향도 평가하였다. 이하에서는, NFATc1과 c-Fos의 유전자 발현과 파골세포 분화와의 관계를 설명한다. To explain the effect of titanium surface immersed in anodic oxidation and modified SBF on the osteoclast differentiation activity at the molecular level, the effect of two major transcription factors related to osteoclast formation, NFATcl and c-Fos, on gene expression . Hereinafter, the relationship between gene expression of NFATc1 and c-Fos and osteoclast differentiation will be described.

도 7은 파골세포 형성 과정을 도식화한 그림이다. 도 7을 참고하면, 파골세포는 골수 단핵세포/대식세포계 선구세포로부터 유래되며, 대식세포 군체 자극인자(M-CSF)와 RANKL의 두 가지 사이토카인은 선구세포가 파골세포로 분화되는데 기본이 된다. RANKL는 주로 조골세포에 대한 막 결합 형태로 발현되며, 선구세포를 파골세포로 분화하기 위해 기본이 되는 신호를 유도하는 반면, 조골세포들에 의해 분비되는 M-CSF는 세포 증식 및 파골세포 형성 시 생존 신호를 담당한다. FIG. 7 is a diagram illustrating the osteoclast formation process. 7, osteoclasts are derived from bone marrow mononuclear cells / macrophage lineage progenitor cells, and two cytokines, macrophage colony stimulating factor (M-CSF) and RANKL, are basic for osteoclast differentiation into progenitor cells . RANKL is mainly expressed in a membrane-bound form for osteoblasts. M-CSF secreted by osteoblasts leads to cell proliferation and osteoclast formation Responsible for survival signals.

RANKL 신호(RANKL이 선구세포에 발현된 수용기 RANK와 결합)는 TRAF-6와 c-Fos 및 칼슘 신호전달 경로를 활성화하는데, 이 모두는 골 형성을 위한 마스터 전사 인자인 활성화된 T 세포(NFATc1)의 핵 인자 유도 및 활성화에 필수적이다. NFATc1은 RANKL 자극 후 가장 강하게 유도되는 전사 인자 유전자로, 자신의 프로모터에 결합되어 자신의 유전자를 자동으로 증폭시키는데, 그 유도는 c-Fos에 따라 달라진다. RANKL에 의해 유발되는 이러한 신호 경로도 c-Fos를 통한 활성 단백질 1(AP-1)과 TRAF-6를 통한 핵 인자 kappa B (NF-kB) 등 두 전사인자를 유도하고 활성화한다. c-Fos, Jun 및 ATF 군원으로 구성된 AP-1 전사 인자는 분화 초기 단계에서 NFATc1 유도에 결정적이며, NFATc1의 중요 전사 파트너이다. 분화 마지막 단계에서 NFATc1은 TRAP와 칼시토닌 수용기 및 카텝신 K 등 파골세포 고유 유전자들을 유도하기 위해 AP-1과 협력한다. The RANKL signal, coupled with the receptor RANK expressed on the precursor cells, activates TRAF-6 and c-Fos and the calcium signaling pathway, both of which are activated T cells (NFATc1), the master transcription factor for bone formation, Is essential for the induction and activation of nuclear factor. NFATc1 is the most strongly inducible transcription factor after RANKL stimulation. It binds to its own promoter and automatically amplifies its own gene, whose induction depends on c-Fos. This signaling pathway induced by RANKL also induces and activates two transcription factors, active protein 1 (AP-1) through c-Fos and nuclear factor kappa B (NF-kB) through TRAF-6. The AP-1 transcription factor consisting of c-Fos, Jun and ATF members is crucial for NFATc1 induction in the early stages of differentiation and is an important transcriptional partner of NFATc1. At the end of differentiation, NFATc1 cooperates with AP-1 to induce osteoclast-specific genes such as TRAP, calcitonin receptor and cathepsin K.

NFATc1 mRNA 수치는 변형 SBF에 담그지 않은 경우에 비하여 변형 SBF에 담근 티타늄 표면 위에서 배양된 RAW 세포에서 유의미하게 낮은 것으로 밝혀졌다. c-Fos mRNA 수치도 다른 그룹에 비해 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 표면에서 유의미하게 낮았다. NFATc1 mRNA levels were found to be significantly lower in RAW cells cultured on titanium surfaces immersed in modified SBF compared to non-immersed in modified SBF. The c-Fos mRNA levels were also anodically oxidized compared to the other groups and significantly lower on the titanium surface immersed in the modified SBF.

이와 같이, NFATc1 단백질 발현 수치와 c-Fos 단백질 발현 수치는 양극산화 처리되며 변형 SBF에 담근 티타늄 표면에서 가장 낮게 나타났다. Thus, NFATc1 protein expression and c-Fos protein expression levels were anodized and lowest on the titanium surface immersed in the modified SBF.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. Variations and changes are possible. Such variations and modifications are to be considered as falling within the scope of the invention and the appended claims.

Claims (4)

표면처리된 임플란트의 제조 방법으로서,
임플란트를 준비하는 단계,
임플란트의 표면에 양극산화 처리(anodic oxidation)를 하는 단계, 및
상기 양극산화 처리된 임플란트를 변형 SBF(simulated body fluid)에 담그는 단계
를 포함하는 표면처리된 임플란트의 제조 방법.
A method for producing a surface-treated implant,
Preparing an implant,
Anodic oxidation of the surface of the implant, and
Immersing the anodized implant in a modified SBF (simulated body fluid)
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 임플란트는 티타늄(Ti)로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면처리된 임플란트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the implant is formed of titanium (Ti).
제1항에 있어서,
상기 변형 SBF에는 Na+, Cl-, HCO3 -, K+, Mg2 +, Ca2 +, HPO4 2 -, SO4 2 - 중 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 표면처리된 임플란트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the modified SBF comprises at least one of Na + , Cl - , HCO 3 - , K + , Mg 2 + , Ca 2 + , HPO 4 2 - , and SO 4 2 - Way.
제1항에 있어서,
상기 양극산화 처리는 70 A/m2의 전류 모드에서 300 V의 최종 전압(final voltage)으로 행하여 지는 것을 특징으로 하는 표면처리된 임플란트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the anodizing treatment is performed with a final voltage of 300 V in a current mode of 70 A / m < 2 >.
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