KR20160056345A - 나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법 - Google Patents

나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20160056345A
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Abstract

금속 지지체, 및 상기 금속 지지체 표면에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트 및 상기 생체 이식용 임플란트의 제조방법이 개시된다. 상기 임플란트는 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하여 장기간에 걸쳐 유효량으로 뼈의 형성반응이 제어 가능하다.

Description

나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법 {Implant containing nanocarrier for implanting into a living body and the method for preparing thereof}
생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하여 장기간에 걸쳐 유효량으로 뼈 조직의 형성반응을 제어 가능한 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
임플란트는 치조골 결손, 외과 수술, 구강막 안면술, 성형수술 및 재건 수술, 뼈 재생 유도법, 뼈 윤곽의 개량, 두부 안면 결손의 충전, 긴 뼈의 결손(예를 들면, 대퇴골, 경골, 상완골 등) 또는 그 밖의 골격의 적용에 적합하다.
예를 들면, 인공 고관절과 같은 정형외과용 또는 치과용으로 사용되는 생체 이식용 임플란트는 주요 재료로서 티타늄, 스테인레스강, 코발트, 크롬, 또는 이들의 합금의 금속 재료, 알루미나, 지르코니아와 같은 생체 불활성 세라믹 재료 및 수산화아파타이트(hydroxyapatite)와 같은 생체 활성 세라믹 재료가 널리 사용되고 있다. 이러한 지지체는 생체 적합성이 높고, 물성이 강하며, 피로 저항성(fatigue resistance)이 높은 특성을 가지고 있다.
그러나 이러한 재료들로 구성된 임플란트가 시술을 통해 생체에 이식되는 경우, 이로 인해 손상되는 부위가 생겨 염증이 발생할 수 있으므로 이러한 부위가 회복되는데 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 이식되는 임플란트가 존재하는 골조직과 안정적으로 결합하는데도 많은 시간이 소요된다.
이를 해결하기 위해, 최근 임플란트에 표면처리를 하거나 또는 임플란트에 염증을 방지하기 위한 항생제와 같은 약물 또는 골조직재생인자를 직접 코팅하는 방법이 활발하게 연구되고 있다.
그러나 임플란트에 표면처리를 하거나 또는 약물 또는 골조직재생인자를 직접 코팅하는 방법은 그 방법 및 코팅할 수 있는 약물, 골조직재생인자의 종류 및 함량에 있어서 극히 제한적이며, 임플란트의 이식 초기에 급격히 상기 약물 또는 골조직재생인자가 생체 내에 유입된 이후 장기적으로 골조직의 형성반응을 제어하기 어려워 상기 약물 또는 골조직재생인자의 성능을 효과적으로 발휘할 수 없게 된다.
따라서 장기간에 걸쳐 유효량으로 골조직의 형성반응이 제어 가능한 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법에 관해 여전히 요구가 있다.
미국 특허 US8,148,329B2 청구항 및 초록 참조
해당없음
한 측면은 장기간에 걸쳐 유효량으로 골조직의 형성반응이 제어 가능한 생체 이식용 임플란트를 제공하는 것이다.
다른 측면은 상기 생체 이식용 임플란트의 제조방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따라, 금속 지지체 및 상기 금속 지지체 표면에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트가 제공된다. 상기 금속 지지체는 기공을 형성하고, 상기 기공 내부에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따라, 나노 캐리어 및 골조직재생인자를 첨가하여 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액을 준비하는 제1단계; 다공성 금속 지지체를 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액과 접촉하는 제2단계; 및 기공 내에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어가 포함된 상기 다공성 금속 지지체를 건조하는 제3단계를 포함하는 임플란트의 제조방법이 제공된다.
일 측면에 따른 임플란트는 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하고, 상기 골조직재생인자는 나노 캐리어가 서서히 분해되어 특정 pH 및 온도에서 장기간에 걸쳐 유효량으로 상기 나노캐리어로부터 임플란트 주위로 방출됨으로써 골조직의 형성반응이 제어 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따른 생체 이식용 임플란트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 실시예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 개의 턱뼈에 식립 직후부터 3주 내 기간(초기) 동안 골조직의 재생 정도를 레이저현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 2b는 비교예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 개의 턱뼈에 식립 직후부터 3주 내 기간(초기) 동안 골조직의 재생 정도를 레이저현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 3a는 실시예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 개의 턱뼈에 식립 후 3주부터 6주 내 기간(중기) 동안 골조직의 재생 정도를 레이저현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 3b는 비교예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 개의 턱뼈에 식립 후 3주부터 6주 내 기간(중기) 동안 골조직의 재생 정도를 레이저현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 4a는 실시예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 개의 턱뼈에 식립 후 6 주 이후(후기)에 골조직의 재생 정도를 레이저현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 4b는 비교예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 개의 턱뼈에 식립 후 6 주 이후(후기)에 골조직의 재생 정도를 레이저현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 5a는 실시예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 pH 7.2인 개의 턱뼈에 식립 직후부터 3주 내 기간(초기) 동안 rhBMP-2가 방출되어 임플란트 주위에 존재하는 모습을 형광현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
도 5b는 비교예 1에 따른 생체 이식용 임플란트에 형광물질을 바르고 pH 7.2인 개의 턱뼈에 식립 직후부터 3주 내 기간(초기) 동안 rhBMP-2가 방출되어 임플란트 주위에 존재하는 모습을 형광현미경을 이용하여 찍은 사진이다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
일 측면으로, 금속 지지체, 및 상기 금속 지지체 표면에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트가 제공된다.
본 명세서에서, 「나노 캐리어」란 평균 직경 1㎛ 미만의 나노 크기의 직경을 갖는 캐리어를 의미한다. 예를 들어, 상기 나노 캐리어는 10nm 내지 500nm의 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 나노 캐리어의 평균 직경이 10nm 미만이면 단위 나노 캐리어가 골조직재생인자를 담지하기 위한 충분한 부피를 제공할 수 없어 바람직하지 못하고, 500nm를 초과하면 생체 내에서 상기 골조직재생인자의 방출 속도를 지연시켜 바람직하지 않다. 상기 나노 캐리어의 형상은 입자, 섬유(fiber), 미셀(micelle) 등 다양한 형상을 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서, 「골조직재생인자」란 경조직과 연조직을 구성하는 세포 및/또는 조직의 성장(growth), 증식(proliferation) 및 세포분화(cellular differentiation)를 촉진할 수 있는 단백질, 스테로이드 호르몬, 호르몬, 펩타이드, 펩타이드 유도체, miRNA, siRNA, dsRNA, DNA, 또는 골무기물을 의미하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 생체 이식용 임플란트는 그 표면과 나노 캐리어 간에 정전기적 인력(electrostatic interaction)으로 결합되어 있거나, 또는 수소 결합(hydrogen bonding) 또는 공유결합(covalent bonding) 등으로 연결되어 있을 수 있다. 이러한 결합은 생체 내에서 안정된 구조를 갖는 임플란트를 구현할 수 있다.
상기 생체 이식용 임플란트는 치과질환; 외상 또는 질병에 의한 퇴화; 또는 기타 조직의 손실로 인해 골조직에 결손부가 생긴 경우, 상기 결손부를 보충하기 위해 특정 생체 조직(living tissue)내에 이식되어 나노 캐리어에 담지된 골조직재생인자를 장기간에 걸쳐 유효량을 상기 생체 조직 내에 방출함으로써 신생골(또는 재생골)의 형성이 제어 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따른 임플란트(1)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 임플란트(1)는 금속 지지체(2), 나노 캐리어(3), 및 골조직재생인자(4)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속 지지체(2)는 기공을 형성하고, 상기 기공 내부에 골조직재생인자(4)가 담지된 나노 캐리어(3)를 포함할 수 있다. 임플란트(1)는 기공 내부에 나노 캐리어(3)를 포함하여 임플란트(1)의 뼈 조직 내 이식 중에 그 표면으로부터 나노 캐리어(3)가 탈착되는 것을 방지할 수 있으며, 임플란트(1)의 뼈 조직 내 이식 후 초기(식립 직후부터 3주 내)단계에서도 나노 캐리어(3)로부터 유효량의 골조직재생인자(4)를 방출하도록 하여 뼈 조직과의 반응이 보다 안정적일 수 있다.
상기 금속 지지체는 일정시간 경과 후 생체 내에서 분해될 수 있는 생분해성 금속일 수 있으며, 예를 들어 티타늄, 철, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 스테인리스강, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 지지체는 티타늄 또는 티탄과 이외 상기 금속과의 합금일 수 있다. 이러한 금속 지지체는 생체 적합성(biocompatibility) 및 강도가 우수하여 뼈 조직과 안정적으로 결합할 수 있다.
금속 지지체(2)의 평균 직경은 약 1㎛ 내지 약 50㎛일 수 있으며, 예를 들어 약 1㎛ 내지 약 40㎛일 수 있다. 금속 지지체(2)의 기공율은 50%이하일 수 있으며, 예를 들어 약 40%이하일 수 있다. 이러한 평균 지름 및 기공율을 갖는 금속 지지체(2)는 적절한 함량의 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함할 수 있어 장기간에 걸쳐 뼈의 성장 및 성숙 속도를 촉진 및 유지할 수 있다.
상기 골조직재생인자는 매개체 없이 상기 나노 캐리어에 직접 담지되어 상기 임플란트가 생체 조직 내에 이식된 후, 상기 생체 조직 내에 초기(식립 직후부터 3주 내)에 유효량의 골조직재생인자가 방출됨으로써 뼈 조직의 형성을 촉진할 수 있다.
예를 들어, 상기 골조직재생인자는 BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6, rhBMP-2(Recombined human bone morphogenetic proteins-2), rhBMP-4, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 나노 캐리어는 생체 내에서 일정 기간에 걸쳐 분해될 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 캐리어는 생체 내에서 일정 기간에 걸쳐 서서히 분해되는 서방형 나노 캐리어일 수 있다. 상기 나노 캐리어는 리포좀, 마이셀, PLGA(poly(lactide-co-glycolide), PEG-PLGA, PLGA-PEG-PLGA 블록 공중합체, 다공성 입자, 또는 하이드로겔(hydrogel)을 포함할 수 있다. 상기 나노 캐리어의 분해 속도는 pH 및/또는 온도를 국소적으로 제어함으로써 조절할 수 있다.
상기 골조직재생인자는 pH 7.0 내지 pH 7.5에서 유효량으로 상기 임플란트 주위로 방출될 수 있다. 상기 골조직재생인자는 30? 내지 40?에서 유효량으로 상기 임플란트 주위로 방출될 수 있다. 이 때, 유효량은 예를 들어 1 pg/ml 내지 3 mg/ml일의 농도범위인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 골조직재생인자의 농도가 1 pg/ml 미만일 경우에는 골형성 효능이 미미하며, 5 mg/ml을 초과할 경우에는 골 상실을 유도하는 부작용이 발생할 수 있다. 이는 임플란트 분야의 당업자에게는 통상적인 범위에 속한다. 상기 pH의 범위 및 온도 범위 내에서 전술한 바와 같은 유효량의 골조직재생인자가 임플란트 주위로 방출되어 뼈 조직의 형성반응을 촉진할 수 있고 pH 범위 및 온도 범위를 조절하여 장기간에 걸쳐 제어 또한 가능할 수 있다.
상기 임플란트는 상기 금속 지지체 100 중량부에 대해 상기 나노 캐리어 0.5 중량부 내지 20 중량부를 포함할 수 있다. 상기 골조직재생인자는 상기 나노 캐리어 100 중량부에 대해 0.01 중량부 내지 5 중량부일 수 있다.
상기 임플란트는 나노 캐리어 및 골조직재생인자의 함량이 상기 범위 내인 경우, 초기(식립 직후부터 3주 내)부터 후기(식립 후 6 주 이후)까지 장기간에 걸쳐 골조직재생인자가 뼈 조직 내에 방출될 수 있어 뼈 조직의 형성을 도모할 수 있다.
또한, 상기 임플란트는 치조골용 임플란트일 수 있다. 상기와 같은 구성을 갖는 임플란트의 나노 캐리어는 생체 내 임플란트 이식부의의 pH 및/또는 온도의 범위를 조절함으로써, 이식부위 내 골조직재생인자 방출속도의 제어가 가능하다. 골 결손부 주변의 생체 조직에서의 골조직재생인자의 방출속도를 제어하여 결손부 주변 환경과 유사한 골재생 유도 환경을 제공할 수 있다.
다른 측면으로, 나노 캐리어 및 골조직재생인자를 첨가하여 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액을 준비하는 제1단계; 다공성 금속 지지체를 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액과 접촉하는 제2단계; 및 기공 내에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어가 포함된 상기 다공성 금속 지지체를 건조하는 제3단계를 포함하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법이 제공된다.
상기 생체 이식용 임플란트의 제조방법은 나노 캐리어에 담지된 골조직재생인자를 장기간에 걸쳐 유효량을 상기 생체 조직 내에 방출함으로써 신생골(또는 재생골)의 형성이 제어 가능하다. 상기 나노 캐리어, 골조직재생인자, 및 다공성 금속 지지체는 전술한 내용과 동일하므로 이하 기재를 생략한다.
다공성 금속 지지체를 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액과 접촉하는 제2단계는 침액 코팅(dip coating)법 또는 스프레이 코팅(spray coating)법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 침액 코팅(dip coating)법을 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 만으로 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
참고예 1: 재료 준비
금속 지지체로서 기공률이 약 40%이고 평균 직경이 약 10㎛인 기공을 갖는 티타늄 지지체를 준비하였다. 나노 캐리어로서 PEG-PLGA를 합성하기 위해 PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid), D,L-젖산 대 글리콜산의 몰비 = 75 : 25, 중량평균분자량(MW) = 45 kDa) 및 모노메톡시 폴리에틸렌글리콜(MePEG, 중량평균분자량(MW) = 5 kDa, 순도 > 95%)을 준비하였다. 골조직재생인자로서 rhBMP-2(Recombinant human bone morphogenic protein-2, E-coli expressed, Cat. No. 355-BEC/CF)을 준비하였다.
제조예 1-1: 나노 캐리어 PEG-PLGA의 합성
10g의 PLGA 및 2g의 모노메톡시 폴리에틸렌글리콜(MePEG)을 증류된 톨루엔 150ml에 용해시켰다. 상기 용액을 250ml의 플라스크에 넣고 질소 가스를 주입하고 콘덴서로 응축하였고, 상기 용액에 주석(II) 2-에틸헥사노에이트(stannous 2-ethylhexanoate) 20mg을 촉매로 첨가하였다. 상기 플라스크를 오일 배쓰(oil bath)에서 약 250 rpm의 속도로 교반하면서 114℃에서 8시간 동안 열처리하여 용매를 증발시켰다. 이후, 잔류물을 200ml의 디클로로메탄(Dicloromethane, DCM)에 용해한 후 세척하고 1000ml의 물을 넣고 60℃에서 세차게 교반하였다. 상기 에멀젼 상태의 용액으로부터 디클로로메탄을 증발시켰고, 디캔테이션(decantation)에 의해 수용액 상태로부터 고체의 나노 캐리어 PEG-PLGA를 분리하고 GPC로 정제하였다.
제조예 1-2: rhBMP-2가 담지된 PEG-PLGA 용액의 제조
상기 제조예 1-1에서 합성된 1g의 PEG-PLGA를 10ml의 디클로로메탄에 용해시켜 유기용액을 제조하였다. rhBMP-2를 탈이온수에 용해시켜 10-100 mg/ml의 rhBMP-2 수용액을 제조하였다. 상기 PEG-PLGA가 함유된 유기용액에 rhBMP-2 수용액을 첨가하여 rhBMP-2가 담지된 PEG-PLGA 용액(PEG-PLGA 100 중량부에 대해 rhBMP-2 10-100 mg/ml가 담지됨)을 얻었다.
실시예 1: 생체 이식용 임플란트의 제조
상기 제조예 1-2에서 얻은 rhBMP-2가 담지된 PEG-PLGA 용액(PEG-PLGA 100 중량부에 대해 rhBMP-2 10-100 mg/ml 가 담지됨)에 참고예 1에서 준비된 티타늄 지지체를 침지하였다. 상기 결과물을 진공 하에 상온 및 대기압에서 약 7-14일간 건조하여 티타늄 지지체 100 중량부에 대해 PEG-PLGA 10 중량부를 갖는 생체 이식용 임플란트를 제조하였다.
비교예 1: 생체 이식용 임플란트의 제조
상기 제조예 1-2에서 얻은 rhBMP-2가 담지된 PEG-PLGA 용액(PEG-PLGA 100 중량부에 대해 rhBMP-2 10-100 mg/ml 가 담지됨)에 기공이 없는 티타늄 지지체에 코팅하였다. 상기 결과물을 진공 하에 상온 및 대기압에서 약 7-14일간 건조하여 티타늄 지지체 100 중량부에 대해 PEG-PLGA 10 중량부를 갖는 생체 이식용 임플란트를 제조하였다.
실험예 1: rhBMP-2 방출 및 임플란트 주위에 rhBMP-2 존재 확인 실험
상기 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트에 형광물질인 옥시테트라시클린 히드로클로라이드(oxytetracycline hydrochloride)를 바른 후, 상기 임플란트들을 개의 턱뼈에 드릴로 중심경 약 3.3mm, 깊이 약 11mm의 구멍을 뚫어 이식하였다. 이후, 개의 턱뼈에 이식된 상기 임플란트들을 레이저현미경(올림프스사 제조)을 이용하여 식립 직후부터 3주 내 기간(초기), 식립 후 3주부터 6주 내 기간(중기), 및 식립 후 6 주 이후(후기) 각각의 기간 동안 PEG-PLGA로부터 rhBMP-2이 방출되는 모습(흰색 네모 부분 참조)을 사진으로 찍었다. 그 결과를 각각 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b로 나타내었다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2a의 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 초기에 뼈 조직의 성장이 활발하고 및 성숙이 약간 진행된 것을 확인할 수 있으나, 도 2b의 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 초기에 아직 뼈 조직의 성장 및 성숙이 아직 진행되지 않음을 확인할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 3a의 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 중기에 초기때와 유사하게 뼈 조직의 성장이 활발함을 확인할 수 있으나, 도 3b의 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 중기에 비교적 뼈 조직의 성장이 느림을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 도 4a 실시예 1에 의해 재생된 골조직은 상당히 성숙하여 임플란트의 표면을 안정적으로 수복하는 것을 확인할 수 있으나, 도 4b 비교예1에 의해 재생된 골조직은 임플란트 표면과 상당한 거리를 두고 있어 골조직의 유착 발생 가능성을 전혀 배제할 수 없다.
한편, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 생체 이식용 임플란트 형광물질인 옥시테트라시클린 히드로클로라이드(oxytetracycline hydrochloride)를 바른 후, 식립 직후부터 3주 내 기간(초기) 동안 개의 턱뼈에 이식된 상기 임플란트들 주위에 rhBMP-2가 존재하는 모습(흰색 삼각형 및 흰색 역삼각형 부분 참조)을 상기 레이저현미경을 이용하여 사진으로 찍었다. 이 때, 개의 턱뼈 주위의 pH는 약 7.2이었다. 그 결과를 각각 도 5a 및 도 5b로 나타내었다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 5a의 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 초기에 임플란트 표면을 따라 rhBMP-2가 국소적으로 존재하는 모습을 확인할 수 있으나, 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 초기에 임플란트 표면으로부터 벗어난 부분으로 확산되어 주변조직으로 상당량 소실되는 모습을 확인할 수 있다.
이로써, 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트가 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트에 비해 초기부터 후기까지 장기간에 걸쳐 유효량의 rhBMP-2가 상기 임플란트 주위로 방출됨으로써 골조직 재생 및 성숙을 제어함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트는 상기 유효량의 rhBMP-2가 임플란트 표면으로 서방형으로 방출됨으로써, 안정적인 골조직의 재생 및 형성반응의 제어가 가능함을 알 수 있다.
평가예 1: 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 뼈 조직이 차지하는 비율 확인
상기 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트에 대해 상기 실험예 1의 레이저현미경을 이용한 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b의 사진으로부터 초기, 중기, 후기에 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 뼈 조직이 차지하는 비율(%)을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
초기(식립 직후~3주) 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%) 47 10
중기(식립 후 3주~6주) 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%) 48 28
후기(식립 후 6주 이후) 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%) 53 37
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%)이 초기, 중기, 후기 각각 47%, 48%, 및 53 %로 거의 유사한 비율임을 확인할 수 있다.
이에 비해, 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%)은 10%, 28%, 및 37%로 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%)보다 작았다.
또한, 초기(식립 직후~3주)에, 임플란트 주위의 단위면적(㎠)당 골조직이 차지하는 비율(%)이 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트가 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트에 비해 37%나 높음을 확인할 수 있다.
이로써, 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트가 비교예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트에 비해 골조직의 성장 및 성숙도가 높음을 알 수 있고, 특히 초기에도 실시예 1에 의해 제조된 생체 이식용 임플란트가 골의 성장이 활발하였고 골의 성숙도가 높음을 알 수 있다.
본 발명은 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법에 대한 것이다. 현재 장기간에 걸쳐 유효량으로 골조직의 형성반응이 제어 가능한 생체 이식용 임플란트 및 이의 제조방법에 관해 여전히 요구가 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 필요에 부합한 산업적으로 활용 가능성이 높은 유용한 발명이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물 질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방비하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는, “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.

Claims (20)

  1. 금속 지지체 및 상기 금속 지지체 표면에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 지지체는 기공을 형성하고, 상기 기공 내부에 성장 인자가 담지된 나노 캐리어를 포함하는 생체 이식용 임플란트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 금속 지지체는 티타늄, 철, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 스테인리스강, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 또는 이들의 합금을 포함하는 생체 이식용 임플란트.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 금속 지지체의 기공율은 50% 이하인 생체 이식용 임플란트.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 금속 지지체의 기공율은 50% 이하인 생체 이식용 임플란트.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 경조직과 연조직을 구성하는 세포 및/또는 조직의 성장(growth), 증식(proliferation) 및 세포분화(cellular differentiation)를 촉진할 수 있는 단백질, 스테로이드 호르몬, 또는 호르몬, 펩타이드, 펩타이드 유도체, miRNA, siRNA, dsRNA, DNA, 골무기물, 또는 이들의 조합인 생체 이식용 임플란트.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, rhBMP-2(Recombined human bone morphogenetic proteins-2), rhBMP-4, rhBMP-7, 또는 이들의 조합인 생체 이식용 임플란트.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 나노 캐리어는 생체 내에서 일정 기간에 걸쳐 분해되는 생체 이식용 임플란트.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 나노 캐리어는 리포좀, 미셀(micelle), PLGA(poly(lactide-co-glycolide), PEG-PLGA, PLGA-PEG-PLGA 블록 공중합체, 또는 하이드로겔을 포함하는 생체 이식용 임플란트.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 pH 7.0 내지 pH 7.5에서 유효량으로 상기 임플란트 주위로 방출되는 생체 이식용 임플란트.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 30? 내지 40?에서 유효량으로 상기 임플란트 주위로 방출되는 생체 이식용 임플란트.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 임플란트는 상기 금속 지지체 100 중량부에 대해 상기나노 캐리어 0.5 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 생체 이식용 임플란트.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 상기 나노 캐리어 100 중량부에 대해 0.01 중량부 내지 5 중량부인 생체 이식용 임플란트.
  14. 나노 캐리어 및 골조직재생인자를 첨가하여 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액을 준비하는 제 1단계; 다공성 금속 지지체를 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어 용액과 접촉하는 제 2단계; 및 기공 내에 골조직재생인자가 담지된 나노 캐리어가 포함된 상기 다공성 금속 지지체를 건조하는 제 3단계를 포함하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제 1단계에서 상기 골조직재생인자는 나노 캐리어 100 중량부에 대해 0.01 중량부 내지 5 중량부인 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 다공성 금속 지지체는 티타늄, 철, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 스테인리스강, 코발트, 크롬, 몰리브덴, 또는 이들의 합금을 포함하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 경조직과 연조직을 구성하는 세포 및/또는 조직의 성장(growth), 증식(proliferation) 및 세포분화(cellular differentiation)를 촉진할 수 있는 단백질, 스테로이드 호르몬, 또는 호르몬, 펩타이드, 펩타이드 유도체, miRNA, siRNA, dsRNA, DNA, 골무기물, 또는 이들의 조합을 포함하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 골조직재생인자는 BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, rhBMP-2(Recombined human bone morphogenetic proteins-2), rhBMP-4, rhBMP-7, 또는 이들의 조합을 포함하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
  19. 제 14항에 있어서, 상기 나노 캐리어는 PLGA(poly(lactide-co-glycolide), PEG-PLGA, PLGA-PEG-PLGA 블록 공중합체, 다공성 입자 또는 하이드로겔을 포함하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
  20. 제 14항에 있어서, 상기 제 3단계는 진공건조 또는 동결건조를 이용하는 생체 이식용 임플란트의 제조방법.
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