KR20170055315A - Water-settable composition for medical restoration using thermoreversible hydrogel and application method using atificial biomaterial manufactured by the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a medical water-curing restoration material composition comprising a thermoreversible hydrogel, and a method for applying an artificial biomaterial using the sake. More specifically, a thermoreversible hydrogel, which is in a liquid state at room temperature and in a gel form at the body temperature, is used as a water-providing substance for water-curing of MTA According to the present invention, the composition compensates weakness that a water-curing type requires longer curing time, thereby instantly applying a shape and performing curing. Also, the composition can be prevented from washing out by the oral environment during the curing process, and it is possible to apply creamy properties to facilitate the workability.

Description

열가역적 하이드로젤을 포함하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물 및 이를 이용한 인공 생체 재료의 적용방법{WATER-SETTABLE COMPOSITION FOR MEDICAL RESTORATION USING THERMOREVERSIBLE HYDROGEL AND APPLICATION METHOD USING ATIFICIAL BIOMATERIAL MANUFACTURED BY THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a medical water-curing restoration material composition comprising a thermoreversible hydrogel, and a method of applying an artificial biomaterial using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 열가역적 하이드로젤을 포함하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물 및 이를 이용한 인공 생체 재료의 적용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상온에서는 액체 상태를 띠고 생체 온도(체온)에서는 젤 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤을 MTA 수경화를 위한 수분 제공 물질로 활용하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a medical water-curing restoration material composition comprising a thermoreversible hydrogel, and a method of applying an artificial biomaterial using the composition. More particularly, The present invention relates to a technique for utilizing a thermoreversible hydrogel as a moisture providing material for water hardening of MTA.

규산칼슘(calcium silicate)는 각종 의료분야, 특히 치과 분야에서 무기물 삼산화물 집합체(Mineral trioxide aggregate, MTA)라는 제품으로 사용되어 왔다. MTA는 1993년 미국 JOE 저널에서 처음 소개된 신경치료 등 자연 치아를 되살리기 위한 치료에 있어 획기적인 바이오세라믹 재료로서, 기존 재료의 한계를 극복할 수 있는 재료로 각광받아 왔다.Calcium silicate has been used as a mineral trioxide aggregate (MTA) in various medical fields, especially dental field. The MTA is a breakthrough bioceramic material that was first introduced in the JOE Journal of the United States in 1993 to treat natural teeth such as neuropathy, and has been widely recognized as a material that can overcome the limitations of conventional materials.

MTA는 CaO, SiO2, Bi2O3 등을 주성분으로 하며 뛰어난 진통효과, 높은 생체친화성, 뛰어난 밀폐성, 치주조직(백악질 및 치조골) 재생 유도능, 염증을 일으키는 세균에 대한 항균성 등을 지니고 있으며, 통상 물이 있어야 경화되는 수경화 타입으로 사용되어 수분이 많은 구강이나 혈액이 있는 곳에서도 사용 가능하다.MTA is mainly composed of CaO, SiO 2 , Bi 2 O 3, etc. It has excellent analgesic effect, high biocompatibility, excellent airtightness, ability to regenerate periodontal tissues (cementum and alveolar bone) and antibacterial effect against bacteria causing inflammation , It is usually used as a water-hardening type which hardens when there is water, so that it can be used in a place where there is a watery mouth or blood.

MTA는 분말과 증류수 액으로 구성되어 임상에서 즉시 혼합하여 사용하도록 공급되어 왔다. 기존의 MTA는 포틀랜드 시멘트(Portland cement) 약 80%와 산화비스무트(bismuth oxide) 약 20%로 구성되며, 수경화를 하는 장점을 갖고 있어 출혈이 있느 부위에서도 경화가 가능함에 따라 치과용으로서 다양한 임상에 적용되어 왔다.MTAs are composed of powders and distilled water solutions and have been supplied for immediate mixing in clinical use. Conventional MTA consists of Portland cement (Portland cement) about 80% and bismuth oxide (about 20%) and because it has the advantage of water hardening, it can be cured at the bleeding site. .

MTA는 수경화를 하는 과정에서 칼슘이온을 다량 방출하고 주변 환경을 알칼리화하는 특성을 갖는다. 칼슘이온이 방출되면 주변 조직의 세포분화를 유도하여 경조직 형성에 도움을 주며, 알칼리 환경은 미생물이 자라지 못하는 환경을 만들어 감염으로부터 예방을 할 수 있게 된다.The MTA has the property of releasing a large amount of calcium ions and alkalizing the surrounding environment during the water hardening process. When calcium ions are released, it induces cell differentiation of surrounding tissue to help formation of hard tissue, and alkali environment makes environment that microorganism does not grow, and it can prevent from infection.

이러한 수경화 타입의 기존 제품은 위와 같은 장점에도 불구하고 약 180분의 긴 경화시간을 요구함에 따라, 일회성으로 임상 치료가 끝나지 않고 두 번 또는 그 이상 병원을 내원해야 하는 불편함이 있었다. 또한 긴 경화시간으로 인해 경화 과정에서 다양한 체내 환경, 특히 체액이 많은 구강 환경에서 씻겨질(wash-out) 가능성이 상존하며, 단순히 증류수 등의 액체를 수경화를 위한 수분 제공 물질로 사용함에 따른 불량한 작업성이 문제되었다.Despite the above advantages, conventional water-curing type products require a long curing time of about 180 minutes. Therefore, it is inconvenient to visit a hospital twice or more without completing a one-time clinical treatment. In addition, due to the long curing time, there is a possibility of being washed-out in a variety of body environments, particularly in an oral environment with a large amount of body fluids during the curing process. In addition, when a liquid such as distilled water is simply used as a water- Workability was a problem.

한국 공개특허공보 제2010-0037979호('미리 혼합된 시멘트 페이스트 및 시멘트 특성 물질 제조방법', 2010. 04. 12. 공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2010-0037979 ('Premixed cement paste and method for producing cement characteristic material', published on Apr. 12, 2010)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 수경화 시간을 최소화하고 경화 과정에서 씻겨질 가능성을 줄이며 작업성을 제고할 수 있도록 수복재료의 수경화를 위한 수분 제공 물질로 열가역적 하이드로젤을 사용하는 의료용 조성물을 제공하는데 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a moisture providing material for curing a water repellent material so as to minimize the water hardening time, Which is thermally reversible hydrogel.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라 의료용 수경화형 수복재료 조성물에 있어서, 상기 조성물은 무기 충진재 파우더와 상기 무기 충진재 파우더의 수경화를 유도하기 위한 수경화제를 포함하며, 상기 무기 충진재 파우더는 규산칼슘 파우더를 포함하고, 상기 수경화제는 체온 조건 하에서는 겔(gel)의 형태를 띠고 상온 조건 하에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤(thermoreversible hydrogel)을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물을 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a medical water-curing restoration material composition according to an embodiment of the present invention, wherein the composition comprises an inorganic filler powder and a hydrating agent for inducing water hardening of the inorganic filler powder, Wherein the inorganic filler powder comprises calcium silicate powder and the hydrocracking agent comprises a thermoreversible hydrogel which is in the form of a gel under a body temperature condition and a liquid form under a normal temperature condition as an active ingredient And a medical water-curing restoration material composition.

상기 열가역적 하이드로젤은 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 블록 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The thermoreversible hydrogel may be any one selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), and block copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol.

또한, 상기 열가역적 하이드로젤은 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌 글리콜의 3블록 공중합체일 수 있으며, 바람직하게는 PEG-PPG-PEG 3블록 공중합체일 수 있다.In addition, the thermoreversible hydrogel may be a three-block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol, preferably a PEG-PPG-PEG 3 block copolymer.

또, 상기 열가역적 하이드로젤은 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다.In addition, the thermoreversible hydrogel may be a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서 x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이다.)(Wherein x, y and z are each an integer of 1 or more).

상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤과 증류수의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤이 증류수에 5~40wt%의 농도로 혼합된 혼합물일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 열가역적 하이드로젤이 증류수에 20~30wt%의 농도로 혼합된 혼합물일 수 있다.The hydrocracking agent may be a mixture of the thermoreversible hydrogel and distilled water. Preferably, the hydrocracking agent may be a mixture of the thermoreversible hydrogel and distilled water in a concentration of 5 to 40 wt%, more preferably, And the thermoreversible hydrogel may be mixed with distilled water at a concentration of 20 to 30 wt%.

또한, 상기 열가역적 하이드로젤은 10~20℃의 범위 내의 상전이 온도를 갖는 물질일 수 있다.In addition, the thermoreversible hydrogel may be a material having a phase transition temperature in the range of 10 to 20 ° C.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 의료용 수경화형 수복재료 조성물을 이용한 수경화된 시멘트 형태의 인공 생체 재료의 적용방법에 있어서, 체온 조건 하에서는 겔(gel)의 형태를 띠고 상온 조건 하에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤(thermoreversible hydrogel)을 증류수와 혼합하여 수경화제를 제조하는 단계; 규산칼슘 파우더를 포함하는 무기 충진재 파우더와 상기 수경화제를 배합하는 단계; 및 수경화된 시멘트 형태의 인공 생체 재료의 직간접 수복, 충전 또는 이식이 필요한 체내 수요처에 배합된 수복재료 조성물을 적용하는 단계;를 포함하는 인공 생체 재료의 적용방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of applying a water-cured cement-type artificial biomaterial using a medical water-curing restoration material composition, the method comprising: Preparing a hydrocracking agent by mixing a thermoreversible hydrogel having a liquid form under distilled water at room temperature and distilled water; Blending the inorganic filler powder comprising calcium silicate powder with the hydraulic agent; And applying a restorative material composition that is formulated to a customer in need of direct or indirect restoration, filling, or implantation of a water-cured, cement-like artificial biomaterial.

이때, 무기 충진재 파우더와 수경화제를 배합하는 단계에서, 상기 무기 충진재 파우더와 수경화제는 질량(g) 대 부피(ml)를 기준으로 3:1의 비율로 배합될 수 있다.At this time, in the step of mixing the inorganic filler powder and the hydrocuring agent, the inorganic filler powder and the hydrocracking agent may be blended in a ratio of 3: 1 based on mass (g) to volume (ml).

또한, 수복재료 조성물을 적용하는 단계는, 치아의 상아질 구멍(dentin hole)을 메우는 치수 복조 과정이거나, 치아의 근관을 충전하는 과정이거나, 인공 골 재료로서 체내에 이식하는 과정일 수 있다.In addition, the step of applying the restoration material composition may be a dimension demodulation process for filling a dentin hole of a tooth, a process of filling a root canal of a tooth, or a process of implanting into the body as an artificial bone material.

상기 열가역적 하이드로젤은 PEG-PPG-PEG 3블록 공중합체일 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다.The thermoreversible hydrogel may be a PEG-PPG-PEG 3 block copolymer, and preferably a compound of the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 화학식 1에서 x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이다.)(Wherein x, y and z are each an integer of 1 or more).

상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤과 증류수의 혼합물로서, 상기 열가역적 하이드로젤이 증류수에 20~30wt%의 농도로 혼합된 혼합물일 수 있으며, 10~20℃의 범위 내의 상전이 온도를 갖는 물질일 수 있다.The hydrocracking agent may be a mixture of the thermoreversible hydrogel and distilled water. The thermoreversible hydrogel may be a mixture of 20 to 30 wt% of the thermoreversible hydrogel in distilled water. The material may have a phase transition temperature in the range of 10 to 20 ° C. .

상술한 바와 같은 본 발명의 열가역적 하이드로젤을 포함하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물 및 이를 이용한 인공 생체 재료의 적용방법은 수경화 타입의 칼슘이온 방출이나 알칼리 환경 조성과 같은 장점은 그대로 유지하면서도 체내에서의 즉각적인 형태부여를 통해 경화시간을 최소화할 수 있고, 경화 과정에서 수복재료가 체액 등에 의해 씻겨지는 것을 방지할 수 있으며, 크리미한 성질을 부여하여 작업성을 높일 수 있다는 효과가 있다.The medical water-curing restoration material composition comprising the thermoreversible hydrogel of the present invention as described above and the method of applying the artificial biomaterial using the same, It is possible to minimize the hardening time through immediate shaping of the hardening agent, prevent the restoration material from being washed by the body fluid or the like in the hardening process, and improve the workability by imparting a creamy property.

도 1은 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40)의 하이드로젤에 대한 상온에서의 상태를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40)의 상전이 온도를 시차주사열량측정법(Differential scanning calorimetry, DSC)로 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1-5의 상전이 온도를 플로팅한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 흐름 특성을 상온 조건(12±2℃)과 체온 조건(37±2℃)에서 측정한 그래프(A)와 사진(B)이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 피막 특성을 측정한 그래프(상부)와 사진(하부)이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 용해도(g) 값을 측정한 그래프이다.
도 7는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 시간 경과에 따른 칼슘이온의 방출 정도를 측정한 그래프이다.
도 8는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 시간 경과에 따른 pH 변화를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 압축 강도(MPa)를 측정한 그래프이다.
도 10는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)에 대한 생활성 성질(Bioactive property) 측정 실험의 결과 사진이다.
도 11는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40)에 대한 세포 독성(Cytotoxicity) 실험의 일환으로서 하이드로젤의 독성 실험 결과 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)에 대한 세포 독성(Cytotoxicity) 실험의 일환으로서 실험군 독성 실험 결과 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예 3 및 4(H20, H30), 비교예(MDW)와 더불어 골 분화가 일어나지 않는 대조군(Blank control, BC)와 골 분화를 일으키는 대조군(Osteogenic media control, OC)에 대한 세포 분화를 측정하기 위한 알칼리 포스파타아제 활성 테스트(Alkaline phosphatase activity, ALP test)의 결과 그래프와 사진이다.
도 14은 본 발명의 실시예 3 및 4(H20, H30), 비교예(MDW)와 더불어 골 분화가 일어나지 않는 대조군(Blank control, BC)와 골 분화를 일으키는 대조군(Osteogenic media control, OC)에 대한 세포 분화를 측정하기 위한 알리자린 레드S 염색 테스트(Alizarin red-S staining, ARS-S)의 결과 그래프와 사진이다.
1 is a photograph showing the hydrogel of Example 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) of the present invention at room temperature.
2 is a graph showing the phase transition temperatures of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) of the present invention measured by differential scanning calorimetry (DSC).
3 is a graph plotting a phase transition temperature according to Example 1-5 of the present invention.
4 shows the flow characteristics of Example 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention at room temperature (12 ± 2 ° C) and body temperature (37 ± 2 ° C) The graphs (A) and (B) show the measured values.
5 is a graph (upper) and a photograph (lower) in which film characteristics of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention were measured.
6 is a graph showing solubility (g) values of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the release of calcium ions over time in Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.
8 is a graph showing changes in pH over time of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.
9 is a graph showing compression strength (MPa) of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.
10 is a photograph of results of bioactivity measurement experiments for Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.
11 is a graph showing the toxicity test result of hydrogel as a part of the cytotoxicity test for Example 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing experimental toxicity test results as a part of the cytotoxicity test for Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the results of bone morphogenesis in a control group (Blank control, BC) and a control group (Osteogenic media control, OC) in which bone marrow does not occur in addition to Examples 3 and 4 (H20, H30) Alkaline phosphatase activity (ALP test) is a graph and a photograph of the result of the ALP test for measuring the cell differentiation.
FIG. 14 is a graph showing the results of bone morphogenesis in a control group (Blank control, BC) and a control group (Osteogenic media control, OC) in which bone marrow does not occur in addition to Examples 3 and 4 (H20, H30) (Alizarin red-S staining, ARS-S) for the measurement of cell differentiation.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical concept of the present invention.

본 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.Throughout this specification, when a member is " on " another member, this includes not only when the member is in contact with another member, but also when there is another member between the two members.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that it may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.In each step, the identification code is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of the steps, and each step may be performed differently from the stated order unless clearly specified in the context. have. That is, each of the steps may be performed in the same order as described, or may be performed substantially concurrently or in the reverse order.

먼저, 본 발명은 바람직한 실시예에 따라 의료용 수경화형 수복재료 조성물에 있어서, 상기 조성물은 무기 충진재 파우더와 상기 무기 충진재 파우더의 수경화를 유도하기 위한 수경화제를 포함하며, 상기 무기 충진재 파우더는 규산칼슘 파우더를 포함하고, 상기 수경화제는 체온 조건 하에서는 겔(gel)의 형태를 띠고 상온 조건 하에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤(thermoreversible hydrogel)을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물을 제공한다.First, the present invention provides a medical water-curing restoration material composition according to a preferred embodiment, wherein the composition comprises an inorganic filler powder and a hydrating agent for inducing water hardening of the inorganic filler powder, wherein the inorganic filler powder comprises calcium silicate Wherein the hydrocracking agent comprises a thermoreversible hydrogel which is in the form of a gel under a body temperature condition and a liquid form under a normal temperature condition as an active ingredient, Lt; / RTI >

'의료용'이라 함은 치과에서 사용되는 근관 치료용 치수 복조 재료 등의 용도 뿐만 아니라 정형외과의 골 시멘트, 인공 골 대체 재료, 임플란트 재료 등의 인공 생체 재료 등을 제한하지 않고 모두 포괄하는 의미이다.The term "medical use" is meant to encompass all kinds of artificial biomaterials such as bone cement, artificial bone substitute materials, implant materials, and the like, as well as the use of dimensional demodulation materials for root canal treatment used in dentistry.

본 발명의 수복재료 조성물은 기본적으로 물리적인 필러 역할을 하는 무기 충진재 파우더와 수경화를 유도하기 위한 수분을 공급하는 수경화제를 주요 구성으로 한다. 무기 충진재 파우더는 규산칼슘 파우더를 포함하며, 수경화제는 체온 조건 하에서는 겔 형태를 띠지만 상온 조건에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤을 유효성분으로 포함한다.The restoration material composition of the present invention mainly comprises an inorganic filler powder serving as a physical filler and a hydrating agent for supplying water to induce water hardening. The inorganic filler powder includes calcium silicate powder, and the hydrocracker contains a thermoreversible hydrogel which is in the form of a gel under the body temperature condition but forms a liquid form at the normal temperature condition.

상변이 온도와 관련하여 위와 같은 기능을 발휘하기 위해서 열가역적 하이드로젤은 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 블록 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌 글리콜의 3블록 공중합체인 것이 바람직하며, PEG-PPG-PEG 3블록 공중합체인 것이 더욱 바람직하다.In order to perform the above functions in relation to the temperature of the phase change, the thermoreversible hydrogel is any one selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), and block copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol And is preferably a three-block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol, more preferably a PEG-PPG-PEG 3 block copolymer.

구체적으로 최적의 상변이 조건, 작업성 조건, 워시 아웃 방지 조건 등과 더불어 수경화 본연의 칼슘이온 방출 및 알칼리 환경 조성 기능을 발휘하기 위하여 열가열적 하이드로젤은 하기 화학식 1의 화합물인 것이 가장 바람직하다.Specifically, in order to exhibit the effect of water-curing inherent calcium ion release and alkaline environment composition in addition to the optimum phase change condition, workability condition, washout prevention condition, and the like, the thermothermal hydrogel is most preferably a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

(상기 화학식 1에서 x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이다.)(Wherein x, y and z are each an integer of 1 or more).

또한, 수경화제는 위 언급한 바와 같은 열가역적 하이드로젤과 증류수가 배합된 형태로 사용하는 것이 바람직하며, 통상적으로 위와 같은 열가역적 하이드로젤 100% 원재료는 분말 형태로 취급되기 때문이다.In addition, it is preferable that the hydrocracking agent is used in a form in which a thermoreversible hydrogel and distilled water as described above are blended, and the 100% raw material of the thermoreversible hydrogel is usually handled as a powder.

특히, 분말 원재료와 증류수의 배합비율은 5~40wt%의 농도인 것이 하이드로젤의 기능발휘나 크리미한 성질 부여를 통한 작업성 향상 측면에서 바람직하며, 특히 치과를 비롯한 의료용으로 적용하기 위해선 20~30wt%의 농도로 배합하는 것이 더욱 바람직하고, 이는 후술할 다양한 실험예를 통해 뒷받침될 수 있다.Particularly, the blending ratio of the raw material powder and the distilled water is preferably 5 to 40 wt% in view of improving the workability by imparting the function of the hydrogel and imparting a creamy property, and particularly 20 to 30 wt% %, And this can be supported by various experimental examples to be described later.

열가역적 하이드로젤을 포함하는 수경화제는 본 발명 본연의 기능을 발휘하기 위해서는 생체 온도 범위에서는 경화되어 젤 형태를 띠면서도 상온에서는 액체 형태를 띠도록 해야하기 때문에, 10~20℃의 상전이 온도를 갖는 물질인 것이 바람직하다.In order to exhibit the function of the present invention, a hydrocuring agent containing a thermoreversible hydrogel must have a phase transition temperature of 10 to 20 占 폚 because it must be cured at a living body temperature range to have a gel shape and at the same time, Material.

한편, 본 발명은 바람직한 실시예에 따라 의료용 수경화형 수복재료 조성물을 이용한 수경화된 시멘트 형태의 인공 생체 재료의 적용방법에 있어서, 체온 조건 하에서는 겔(gel)의 형태를 띠고 상온 조건 하에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤(thermoreversible hydrogel)을 증류수와 혼합하여 수경화제를 제조하는 단계; 규산칼슘 파우더를 포함하는 무기 충진재 파우더와 상기 수경화제를 배합하는 단계; 및 수경화된 시멘트 형태의 인공 생체 재료의 직간접 수복, 충전 또는 이식이 필요한 체내 수요처에 배합된 수복재료 조성물을 적용하는 단계;를 포함하는 인공 생체 재료의 적용방법을 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of applying a water-cured cement-type artificial biomaterial using a medical water-curing restoration material composition according to a preferred embodiment of the present invention, wherein a gel form is formed under body temperature conditions, Preparing a hydrocracking agent by mixing a thermoreversible hydrogel with distilled water; Blending the inorganic filler powder comprising calcium silicate powder with the hydraulic agent; And applying a restorative material composition that is formulated to a customer in need of direct or indirect restoration, filling, or implantation of a water-cured, cement-like artificial biomaterial.

위 언급한 '인공 생체 재료'는 치과에서 사용되는 근관 치료용 수복재료 등 뿐만 아니라 정형외과의 골 시멘트, 인공 골 대체 재료, 임플란트 재료 등의 인공 생체 재료 등을 제한하지 않고 모두 포괄하는 의미이며, '인공 생체 재료의 적용방법'이라 함은 무기 충진재 파우더와 수경화제를 배합하고 이를 생체 내 인공 생체 재료의 수요처에 적용하는 과정을 통해 수행되는 것으로서 의사 등 의료 전문가의 임상적 판단이 요구되는 수술, 치료, 진단과 관련된 방법에 해당되지 않음은 물론이다.The above-mentioned 'artificial biomaterial' is meant to encompass not only restoration materials for endodontic treatment used in dentistry but also artificial biomaterials such as orthopedic bone cement, artificial bone replacement materials, and implant materials. 'Application method of artificial biomaterials' refers to the process of applying inorganic filler powder and hydrants to the application site of artificial biomaterials in vivo, Treatment, and diagnosis.

먼저, 무기 충진재 파우더와 수경화제는 충진재 파우더 질량(g) 대 수경화제 부피(ml)를 기준으로 3:1의 비율로 배합되는 것이 본 발명 본연의 효과 발휘 측면에서 바람직하다.It is preferable that the inorganic filler powder and the water-hardening agent are blended in a ratio of 3: 1 based on the mass (g) of the filler powder and the volume (ml) of the water-reducing agent in view of the effect of the present invention.

다음으로, 수복재료 조성물을 생체 내 수요처에 적용하는 단계는 치아의 상아질 구멍(dentin hole)을 메우는 치수 복조 과정이거나, 치아의 근관을 충전하는 과정이거나, 인공 골 재료로서 체내에 이식하는 과정 등을 포함할 수 있다.Next, the step of applying the restoration material composition to a living body in a living body includes a step of demolishing a dentin hole of a tooth, a step of filling a root canal of a tooth, a step of implanting the material into the body as an artificial bone material, and the like .

이하 본 발명의 열가역적 하이드로젤을 포함하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물 및 이를 이용한 인공 생체 재료의 적용방법에 대한 실시예를 살펴본다. 그러나 이는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a medical water-curing restoration material composition comprising a thermoreversible hydrogel of the present invention and a method of applying an artificial biomaterial using the same will be described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. shall.

이하 본 발명에 따른 다양한 실시예들과 비교예 간의 각종 비교실험 결과를 소개한다.Various comparative experimental results between various embodiments and comparative examples according to the present invention will be described below.

본 발명에 따른 실시예(실시예 1-5, 혹은 순서대로 H5, H10, H20, H30, H40으로 표기함)는 무기 충진재 파우더의 준비 과정과 하이드로젤을 포함하는 수경화제의 제조 과정으로 나뉘어 만들어진다.Examples according to the present invention (Examples 1-5, or H5, H10, H20, H30, and H40 in order) are prepared by preparing inorganic filler powders and preparing hydrocrackers containing hydrogels .

무기 충진재 파우더는 백색 포틀랜드 시멘트(union white portland cement) 분말을 사용하며 통상적으로 사용되는 의료용 MTA 제품으로서 80%의 포틀랜드 시멘트 성분과 20%의 비스무트 산화물(bismuth oxide) 성분으로 구성된다.Inorganic filler powder is a commonly used medical MTA product using white portland cement powder and consists of 80% Portland cement component and 20% bismuth oxide component.

다음으로, 하이드로젤을 포함하는 수경화제는 하기 화학식 1(화학명 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜, polyethylene-polypropylene glycol)의 물질을 증류수와 혼합하여 제작하며, 배합 비율을 5%(실시예1, H5), 10%(실시예2, H10), 20%(실시예3, H20), 30%(실시예4, H30) 및 40%(실시예5, H40)으로 달리하여 각각의 실험군을 제작한다.Next, a hydrogel containing a hydrogel is prepared by mixing a material of the following formula (1) (polyethylene-polypropylene glycol) with distilled water, mixing ratio is 5% (Example 1, H5) Each experimental group is prepared by varying 10% (Example 2, H10), 20% (Example 3, H20), 30% (Example 4, H30) and 40% (Example 5, H40).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

(상기 화학식 1에서 x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이다.)(Wherein x, y and z are each an integer of 1 or more).

한편, 대조군으로 사용된 비교예(MDW)는 통상의 의료용 MTA와 증류수만을 배합하여 사용하였으며, 위 실시예 1-5 및 비교예 모두 무기 충진재 파우더와 수경화제의 배합비는 앞서 언급한 바와 같이 질량 대 부피 비를 기준으로 3:1의 비율로 배합한다.On the other hand, the comparative example (MDW) used as the control group was used by mixing only ordinary medical MTA and distilled water. In the above Examples 1-5 and Comparative Examples, the compounding ratio of inorganic filler powder and water- Based on the volume ratio, in a ratio of 3: 1.

제조된 실험군(실시예 1-5 및 비교예)의 성분 비교는 아래 표 1과 같다.Comparisons of the components of the prepared experimental groups (Examples 1-5 and Comparative Examples) are shown in Table 1 below.

구분division 하이드로젤
함량비(wt%)
Hydrogel
Content ratio (wt%)
수경화제
첨가량(ml)
Hydroponics
Amount added (ml)
증류수
첨가량(ml)
Distilled water
Amount added (ml)
무기 충진재 파우더 첨가량(g)Amount of inorganic filler powder added (g)
실시예1(H5)Example 1 (H5) 55 0.30.3 --

0.9


0.9
실시예2(H10)Example 2 (H10) 1010 0.30.3 -- 실시예3(H20)Example 3 (H 2 O) 2020 0.30.3 -- 실시예4(H30)Example 4 (H30) 3030 0.30.3 -- 실시예5(H40)Example 5 (H40) 4040 0.30.3 -- 비교예(MDW)Comparative Example (MDW) -- -- 0.30.3

[[ 실험예Experimental Example 1]  One] 하이드로젤의Hydrogel 성질 : 상온 조건 Properties: Room temperature conditions

도 1은 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40)의 하이드로젤에 대한 상온에서의 상태를 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing the hydrogel of Example 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) of the present invention at room temperature.

도 1을 참고할 때, 실시예 1-4의 경우는 상온에서 대체로 액체 상태를 띠는 것으로 확인되었으며, 하이드로젤의 함량비가 40wt%에 육박하는 실시예 5의 경우 약간 경화된 젤의 형태를 띠는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 1, it was confirmed that in Examples 1-4, a liquid state was observed at room temperature, and in Example 5 in which the content ratio of hydrogel was close to 40 wt%, a slightly cured gel Respectively.

[[ 실험예Experimental Example 2]  2] 하이드로겔의Hydrogel 성질 : 상변이 온도 측정(시차주사열량측정법) Properties: Phase-to-phase temperature measurement (differential scanning calorimetry)

도 2는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40)의 상전이 온도를 시차주사열량측정법(Differential scanning calorimetry, DSC)로 측정한 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1-5의 상전이 온도를 플로팅한 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the phase transition temperatures of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) of the present invention measured by differential scanning calorimetry (DSC) 5 is a graph plotting the phase transition temperature of Example 1-5.

도 2를 참고할 때, 하이드로겔의 농도가 높을수록 낮은 상전이 온도를 갖는 것으로 확인되었으며, 실시예 1-4에서 상온에 가까운 상전이 온도를 갖는 것을 알 수 있었다.Referring to FIG. 2, it was confirmed that the higher the concentration of the hydrogel, the lower the phase transition temperature, and the phase transition temperature close to room temperature was found in Example 1-4.

도 3은 도 2의 시차주사열량측정법에 따른 각 실시예의 상전이 온도를 하이드로겔의 농도에 따라 플로팅한 그래프로서, 상전이 온도와 하드로젤의 농도 간에 상관관계가 있음을 보여주고 있다.FIG. 3 is a graph plotting the phase transition temperature of each example according to the differential scanning calorimetry of FIG. 2 according to the concentration of the hydrogel, showing that there is a correlation between the phase transition temperature and the hard gel concentration.

[[ 실험예Experimental Example 3] 흐름성 측정 3] Flow measurement

도 4는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 흐름 특성을 상온 조건(12±2℃)과 체온 조건(37±2℃)에서 측정한 그래프(A)와 사진(B)이다.4 shows the flow characteristics of Example 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention at room temperature (12 ± 2 ° C) and body temperature (37 ± 2 ° C) The graphs (A) and (B) show the measured values.

도 4를 참고할 때, 진료실 내 조작 가능한 온도(12±2℃)와, 사람의 체온(37±2℃)의 각기 다른 두 온도 조건하에서 실시예 3과 4(H20과 H30)에서 통계적으로 유의한 흐름 특성을 보였다.4, statistically significant results were obtained in Examples 3 and 4 (H20 and H30) under two different temperature conditions, the operable temperature (12 占 폚 2 占 폚) and the human body temperature (37 占 2 占 폚) Flow characteristics.

한편, 비교예(MDW)와 실시예 1, 2(H5, H10)에서는 두 온도 모두에서 잘 흐르는 특성을 보였으며, 실시예 5(H40)에서는 두 온도에서 모두 잘 흐르지 않는 성질을 보였다.On the other hand, both of the MDW and the H 1 and H 2 in the comparative examples (MDW) and H 2 (H 5 and H 10) exhibited well-flowing properties. In Example 5 (H40)

[[ 실험예Experimental Example 4] 피막도 측정 4] Measurement of film thickness

도 5는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 피막 특성을 측정한 그래프(상부)와 사진(하부)이다. 5 is a graph (upper) and a photograph (lower) in which film characteristics of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention were measured.

도 5를 참고할 때, 실시예 3과 4(H20과 H30)가 통계적으로 유의한 피막도를 보였다. 구체적으로, 피막도 실험은 상온(25℃ 전후)에서 진행하였는데, 실시예 3과 4의 경우 하이드로젤이 함유됨에 따라 기존에 젖은 모래와 같았던 조작성이 부드러운 크림과 같은 질감으로 변형되었으며, 이런 성질은 분말 입자 상호간 윤활성이 향상되어 고르게 잘 펴진 것으로 볼 수 있으며, 이러한 성질은 낮은 값의 피막도(film thickness)를 띠는 것으로부터 뒷받침될 수 있다.Referring to FIG. 5, Examples 3 and 4 (H20 and H30) showed statistically significant coatings. In Examples 3 and 4, as the hydrogel was contained, it was deformed into a cream-like texture that was the same as wet sand in the prior art. It can be seen that the lubrication between the powder particles is improved and uniformly spread, and this property can be supported by a low value of the film thickness.

결과적으로 본 발명은 임상적인 관점에서 볼 때 낮은 피막도를 지님으로써 체내에 주입이 용이한 성질을 갖고 있다고 볼 수 있다.As a result, it can be seen that the present invention has a property of being easily injected into the body by having a low degree of coating from a clinical viewpoint.

[[ 실험예Experimental Example 5] 용해도 측정 5] Solubility measurement

도 6은 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 용해도(g) 값을 측정한 그래프이다.6 is a graph showing solubility (g) values of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.

본 실험예는 Root canal sealer 규격(ISO 6876: 2008)에 따라 최초 시편 질량의 3% 이내의 질량 손실을 일으켜야 한다는 것을 기준으로 실험을 진행하였다. 도 6을 참고할 때, 각 실험군에서의 무게 손실이 3%가 되는 기준선이 밝은 회색의 그래프이다. 각 실험군에 대한 기준과 실험결과(밝은 회색과 어두운 회색의 그래프 값)를 볼 때, 실시예 4(H30)와 실시예 5(H40)에서 큰 용해도를 보였다.Experiments were carried out based on the assumption that mass loss should be within 3% of the original specimen mass according to the Root canal sealer specification (ISO 6876: 2008). Referring to FIG. 6, the reference line in which each weight loss is 3% in each experimental group is a light gray graph. The standards for each experimental group and the results of the experiments (graphs of light gray and dark gray) showed large solubilities in Example 4 (H30) and Example 5 (H40).

[[ 실험예Experimental Example 6] 칼슘이온 방출량 측정 6] Calcium ion emission measurement

도 7는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 시간 경과에 따른 칼슘이온의 방출 정도를 측정한 그래프이다.FIG. 7 is a graph showing the release of calcium ions over time in Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.

도 7을 참고할 때, 실시예 3(H20)과 실시예 4(H30)가 상대적으로 칼슘이온 방출량이 높은 것으며, 기간 전체를 포괄하여도 그 상태를 꾸준하게 유지하는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 7, it can be seen that Example 3 (H20) and Example 4 (H30) have a relatively high calcium ion release amount, and the state is maintained even when the entire period is covered.

[[ 실험예Experimental Example 7] pH 변화 측정 7] Measurement of pH change

도 8는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 시간 경과에 따른 pH 변화를 측정한 그래프이다.8 is a graph showing changes in pH over time of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.

도 8을 참고할 때 본 발명의 하이드로젤이 아닌 일반 증류수를 배합한 비교예(MDW)와 비교하여 본 발명의 실시예 1-5가 높은 pH를 장기간 유지하여 알칼리 환경 조성을 효과적으로 수행할 수 있다는 점을 확인하였다.As shown in FIG. 8, in comparison with Comparative Example (MDW) in which general distilled water other than the hydrogel according to the present invention was blended, Example 1-5 of the present invention can maintain the high pH for a long period of time and effectively form an alkaline environment composition Respectively.

[[ 실험예Experimental Example 8] 압축강도 측정 8] Compressive strength measurement

도 9는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)의 압축 강도(MPa)를 측정한 그래프이다.9 is a graph showing compression strength (MPa) of Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.

도 9를 참고할 때 실시예 1-3(H5, H10, H20)에서는 대조군인 비교예(MDW)와 동등한 수준의 압축강도를 지니고 있는 것으로 확인되었다. 실시예 4(H30)의 경우 압축강도가 비교적 낮은 것으로 평가되었으나, 골 지지체가 아닌 주입형 골 이식재나 치아 수복/복조용으로 적용한다면 큰 문제가 없을 수준의 압축강도를 보였다.Referring to FIG. 9, it was confirmed that the compressive strengths of Examples 1-3 (H5, H10, and H20) were equivalent to those of Comparative Example (MDW), which is a control group. The compressive strength of Example 4 (H30) was evaluated to be comparatively low. However, the compressive strength was not so large when applied to implantable bone graft materials or tooth restoration / demodulation instead of bone support.

[[ 실험예Experimental Example 9]  9] 생활성Life castle 성질 시험 Property test

도 10는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)에 대한 생활성 성질(Bioactive property) 측정 실험의 결과 사진이다.10 is a photograph of results of bioactivity measurement experiments for Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.

SEM으로 각 실시예와 비교예의 표면에 생긴 결정을 확인한 결과, 판상형(platelet)과 바늘모양(needle-like)의 결정을 확인할 수 있었다. 이는 히드록시아파타이트(hydroxyapatite)와 유사한 모양임을 의미한다.As a result of checking the crystals formed on the surfaces of the examples and comparative examples by SEM, platelet and needle-like crystals were confirmed. This means that it is similar to hydroxyapatite.

또한 XRD 분석 결과, 비교예를 포함한 모든 실험군에서 히드록시아파타이트와 칼슘-리치 표면(calcium-rich surface)을 보였으며, EDS 분석 결과, 각 실험군의 표면에 생긴 결정의 Ca/P 값이 이상적인 히드록시아파타이트 결정(Ca/P=1.67)에 대한 값 또는 체내(Ca/P=1.5~1.7)의 값 범위 내에 들어가는 것을 확인할 수 있었다.As a result of XRD analysis, hydroxyapatite and calcium-rich surface were observed in all experimental groups including the comparative example. As a result of EDS analysis, Ca / P value of crystals formed on the surface of each test group was found to be ideal hydroxy It can be confirmed that it falls within the range of values for the apatite crystal (Ca / P = 1.67) or in the body (Ca / P = 1.5 to 1.7).

[[ 실험예Experimental Example 10] 세포 독성 실험 :  10] Cytotoxicity test: 하이드로겔의Hydrogel 독성 실험 Toxicity experiment

도 11는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40)에 대한 세포 독성(Cytotoxicity) 실험의 일환으로서 하이드로젤의 독성 실험 결과 그래프이다.11 is a graph showing the toxicity test result of hydrogel as a part of the cytotoxicity test for Example 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) of the present invention.

도 11을 참고할 때, 모든 하이드로겔 실험군에 대해서 80% 이상의 세포 생존능(cell viability)를 보이는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 11, it was confirmed that cell viability was 80% or more for all the hydrogel test groups.

[[ 실험예Experimental Example 11] 세포 독성 실험 :  11] Cytotoxicity test: 실험군의Experimental group 독성 실험 Toxicity experiment

도 12는 본 발명의 실시예 1-5(H5, H10, H20, H30, H40) 및 비교예(MDW)에 대한 세포 독성(Cytotoxicity) 실험의 일환으로서 실험군 독성 실험 결과 그래프이다.FIG. 12 is a graph showing experimental toxicity test results as a part of the cytotoxicity test for Examples 1-5 (H5, H10, H20, H30, H40) and Comparative Example (MDW) of the present invention.

세포 분화 실험을 위해 인간 중간엽 줄기세포 라인(Human mesenchymal stem cell line, hMSC)에 물질을 적용하였다. 100% 용출액(100% ext.)을 적용한 결과(옅은 회색 그래프), 비교예를 포함한 모든 실험군에서 세포 독성을 보였다(20% 이하의 세포 생존능). 그러나 50% 용출액(50% ext.)을 적용하였을 때는 모든 실험군에 대해 100% 이상의 세포 생존능을 보였다.Materials were applied to the human mesenchymal stem cell line (hMSC) for cell differentiation experiments. All cytotoxicity (less than 20% cell viability) was observed in all experimental groups including 100% efflux (100% ext.) (Light gray graph) and comparative example. However, when 50% eluate (50% ext.) Was applied, cell viability was over 100% for all experimental groups.

[[ 실험예Experimental Example 12] 세포 분화 실험 : ALP activity 테스트와 ARS-S 테스트 12] Cell differentiation experiment: ALP activity test and ARS-S test

도 13은 본 발명의 실시예 3 및 4(H20, H30), 비교예(MDW)와 더불어 골 분화가 일어나지 않는 대조군(Blank control, BC)와 골 분화를 일으키는 대조군(Osteogenic media control, OC)에 대한 세포 분화를 측정하기 위한 알칼리 포스파타아제 활성 테스트(Alkaline phosphatase activity, ALP test)의 결과 그래프와 사진이고, 도 14은 본 발명의 실시예 3 및 4(H20, H30), 비교예(MDW)와 더불어 골 분화가 일어나지 않는 대조군(Blank control, BC)와 골 분화를 일으키는 대조군(Osteogenic media control, OC)에 대한 세포 분화를 측정하기 위한 알리자린 레드S 염색 테스트(Alizarin red-S staining, ARS-S)의 결과 그래프와 사진이다.FIG. 13 is a graph showing the results of bone morphogenesis in a control group (Blank control, BC) and a control group (Osteogenic media control, OC) in which bone marrow does not occur in addition to Examples 3 and 4 (H20, H30) FIG. 14 is a graph and photographs of results of Alkaline phosphatase activity (ALP test) for measuring cell differentiation of the cells according to Examples 3 and 4 (H20, H30) and Comparative Example (MDW) Alizarin red-S staining (ARS-S) was used to measure cell differentiation for control (Blank control, BC) and osteogenic media control (OC) ) Is a graph and a photograph of the result.

BC(Blank control) 실험군은 골 분화가 일어나지 않는 대조군으로 자극을 받지 않은 세포군에서 세포가 시약에 반응을 하지 않는다는 것을 확인할 수 있었다. 조성은 basic DMEM-Glutamax 배지 + 10% fetal bovine serum + 1% Antibiotics이다.The BC (blank control) experimental group showed that the cells did not respond to the reagents in the unstimulated cell group. The composition is basic DMEM-Glutamax medium + 10% fetal bovine serum + 1% Antibiotics.

OC(Osteogenic media control) 실험군은 골 분화를 일으키는 대조군으로 세포가 골 분화 배지에서 자라면 분화를 일으키는 성질을 갖는 것을 확인하였다. 그 조성으로는 basic DMEM-Glutamax 배지 + 10% fetal bovine serum + 1% Antibiotics + 50 ㎕/ml L-ascrobic acid + 10 mM beta-glycerol phosphate 이다.The osteogenic media control (OC) experimental group is a control group for bone differentiation, and it is confirmed that the cells have differentiation characteristics when they grow in the bone differentiation medium. The composition is basic DMEM-Glutamax medium + 10% fetal bovine serum + 1% Antibiotics + 50 μl / ml L-ascorbic acid + 10 mM beta-glycerol phosphate.

모든 실험군에 대한 실험은 OC 환경에서 진행되었고 모든 실험 결과는 BC로 표준화(normalized)하여 골 분화 배지에서 자란 것은 변 배 분화하였고, 실험군이 추가로 들어있는 군에서는 몇 배 더 크게 분화하였다고 비교하였다.All experiments were carried out in an OC environment and all experimental results were normalized to BC, and the bone marrow differentiation was differentiated in the bone marrow differentiation group and several times more differentiated in the additional group.

구체적은 실험 과정은 다음과 같다.Specifically, the experimental procedure is as follows.

세포를 플레이트에 분주한 이후 24시간 후에 플레이트 바닥에 세포가 부착한 것을 확인하고 기본 용액을 실험 용액으로 교환해 준다. 우선, 실험군은 물성에서 우수한 실시예 3(H20)과 실시예 4(H30)를 선정하였다. 각 실험군은 기존에 제작된 방법대로 제작하여 경화 시킨다. 경화가 된 실험군은 UV 빛에서 30분간 소독을 한다. ISO 10993-12에 따라 3 cm2/ml에 따라 시편면적을 계산하여 배지에 침적한다. 그리고 37℃ shaking incubator에서 24시간 용출한다.After the cells are placed on the plate, after 24 hours, confirm that the cells adhere to the bottom of the plate and replace the base solution with the test solution. First, the experimental group was selected as Example 3 (H20) and Example 4 (H30), which are excellent in physical properties. Each experimental group is prepared and cured according to the previously prepared method. The cured test group is sterilized in UV light for 30 minutes. Calculate the area of the specimen according to ISO 10993-12 according to 3 cm 2 / ml and immerse in the medium. And then eluted in a shaking incubator at 37 ° C for 24 hours.

세포 부착 후, 일반 배지인 상층액을 제거한 후, 각각의 희석된 BC, OC, H20, H30 그리고 기존의 물과 혼합한 MDW 용출액으로 교환해준다. BC를 제외한 나머지 실험군은 OC로 희석한다. 세포 용출액은 2-3일에 한 번씩 새로운 용액으로 교환하여 준다.After cell attachment, the supernatant, which is a normal medium, is removed and replaced with MDW eluate mixed with each diluted BC, OC, H20, H30 and conventional water. The remaining experimental group except BC is diluted with OC. The cell lysate is exchanged with fresh solution once every 2-3 days.

7일 후 ALP activity 와 ALP staining test를 진행, 14일 후 Alizarin red staining을 진행하였다. ALP kit를 이용하여 세포질 내의 ALP 효소를 각 군의 단백질로 정량하여 상대적인 값을 표현하여 ALP activity를 측정하였다. 또 다른 플레이트에서는 ALP staining kit를 이용하여 세포를 고정한 후 염색을 진행하였다.After 7 days, ALP activity and ALP staining test were carried out and Alizarin red staining was carried out 14 days later. ALP activity was measured by quantifying the ALP enzyme in the cytoplasm using the ALP kit as the protein of each group and expressing the relative value. In another plate, cells were stained with ALP staining kit and stained.

14일 후 ARS를 진행하였다. 세포를 고정하여 2% 필터 된 alizarin red 염색약으로 염색을 하였다. 사진 촬영을 한 후, 동일한 염색된 플레이트에 10% Cethylpyridium chloride solution을 넣고 30분간 염색된 미네랄을 모두 녹인 후 560 nm에서 흡광도를 측정한다.After 14 days, ARS was carried out. Cells were fixed and stained with 2% filtered alizarin red dye. After photographing, add 10% Cethylpyridium chloride solution to the same stained plate, dissolve all the stained minerals for 30 minutes, and measure the absorbance at 560 nm.

결론적으로, 상술한 바와 같은 본 발명의 열가역적 하이드로젤을 포함하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물 및 이를 이용한 인공 생체 재료의 적용방법은 수경화 타입의 칼슘이온 방출이나 알칼리 환경 조성과 같은 장점은 그대로 유지하면서도 체내에서의 즉각적인 형태부여를 통해 경화시간을 최소화할 수 있고, 경화 과정에서 수복재료가 체액 등에 의해 씻겨지는 것을 방지할 수 있으며, 크리미한 성질을 부여하여 작업성을 높일 수 있다는 효과가 있다.As a result, the medical water-curing restorative material composition comprising the thermoreversible hydrogel of the present invention as described above and the method of applying the artificial biomaterial using the same can not provide advantages such as hydration type calcium ion release and alkali environment composition It is possible to minimize the hardening time through immediate shaping in the body, to prevent the restoration material from being washed by the body fluid or the like in the hardening process, and to impart the creamy property to improve the workability.

특히, MTA와 같은 무기 충진재 파우더를 혼합하기 위해서 20~30wt%의 농도로 하이드로젤이 함유된 수경화제를 채택하는 것이 치과용을 비롯한 의료용에 생체 재료로서 적용하기에 가장 적합한 것으로 확인되었으며, 그 외의 농도에 대해서도 단순히 증류수를 혼합하여 사용한 비교예와 비교하여 동등하거나 우수한 성질을 보였다. 또한, 본 발명의 조성물은 치과 이외에도 골 시멘트나 골 대체 재료 등의 생체 의료 기기 분야에 대해 폭넓게 응용 가능할 것으로 기대된다.In particular, it has been found that the use of a hydrogel containing a hydrogel at a concentration of 20 to 30 wt% in order to mix an inorganic filler powder such as MTA is most suitable as a biomaterial for medical use including dental use, The concentration was also equivalent or superior to the comparative example in which distilled water was simply mixed. In addition, the composition of the present invention is expected to be widely applicable to the field of biomedical devices such as bone cements and bone substitute materials in addition to dentistry.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiment and description, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

Claims (16)

의료용 수경화형 수복재료 조성물에 있어서,
상기 조성물은 무기 충진재 파우더와 상기 무기 충진재 파우더의 수경화를 유도하기 위한 수경화제를 포함하며,
상기 무기 충진재 파우더는 규산칼슘 파우더를 포함하고,
상기 수경화제는 체온 조건 하에서는 겔(gel)의 형태를 띠고 상온 조건 하에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤(thermoreversible hydrogel)을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
In a medical water-curing restoration material composition,
Wherein the composition comprises an inorganic filler powder and a hydrating agent to induce water hardening of the inorganic filler powder,
Wherein the inorganic filler powder comprises calcium silicate powder,
Wherein the hydrocracking agent comprises a thermoreversible hydrogel in the form of a gel under body temperature conditions and a liquid form under normal temperature conditions as an active ingredient.
청구항 1에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌글리콜의 블록 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein said thermoreversible hydrogel is any one selected from the group consisting of polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), and block copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol.
청구항 1에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 폴리에틸렌글리콜과 폴리프로필렌 글리콜의 3블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoreversible hydrogel is a three-block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol.
청구항 3에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 PEG-PPG-PEG 3블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method of claim 3,
Wherein said thermoreversible hydrogel is a PEG-PPG-PEG 3 block copolymer.
청구항 4에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00005

(상기 화학식 1에서 x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이다.)
The method of claim 4,
Wherein the thermoreversible hydrogel is a compound of the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00005

(Wherein x, y and z are each an integer of 1 or more).
청구항 1에 있어서,
상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤과 증류수의 혼합물인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the water-hardening agent is a mixture of the heat-reversible hydrogel and distilled water.
청구항 6에 있어서,
상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤이 증류수에 5~40wt%의 농도로 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method of claim 6,
Wherein the hydrocracking agent is a mixture in which the thermoreversible hydrogel is mixed with distilled water at a concentration of 5 to 40 wt%.
청구항 7에 있어서,
상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤이 증류수에 20~30wt%의 농도로 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method of claim 7,
Wherein the hydrocracking agent is a mixture in which the thermoreversible hydrogel is mixed with distilled water at a concentration of 20 to 30 wt%.
청구항 1에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 10~20℃의 범위 내의 상전이 온도를 갖는 물질인 것을 특징으로 하는 의료용 수경화형 수복재료 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoreversible hydrogel is a substance having a phase transition temperature within a range of 10 to 20 占 폚.
의료용 수경화형 수복재료 조성물을 이용한 수경화된 시멘트 형태의 인공 생체 재료의 적용방법에 있어서,
체온 조건 하에서는 겔(gel)의 형태를 띠고 상온 조건 하에서는 액체 형태를 띠는 열가역적 하이드로젤(thermoreversible hydrogel)을 증류수와 혼합하여 수경화제를 제조하는 단계;
규산칼슘 파우더를 포함하는 무기 충진재 파우더와 상기 수경화제를 배합하는 단계; 및
수경화된 시멘트 형태의 인공 생체 재료의 직간접 수복, 충전 또는 이식이 필요한 체내 수요처에 배합된 수복재료 조성물을 적용하는 단계;
를 포함하는 인공 생체 재료의 적용방법.
A method of applying a water-hardened cement-type artificial biomaterial using a medical water-curing restoration material composition,
Preparing a hydrocracking agent by mixing a thermoreversible hydrogel in the form of a gel under a body temperature condition and a liquid form under a normal temperature condition with distilled water;
Blending the inorganic filler powder comprising calcium silicate powder with the hydraulic agent; And
Applying a restorative material composition formulated to a body site requiring direct or indirect restoration, filling or implantation of a hydroentangled cementitious artificial biomaterial;
Wherein the method comprises the steps of:
청구항 10에 있어서,
무기 충진재 파우더와 수경화제를 배합하는 단계에서,
상기 무기 충진재 파우더와 수경화제는 질량(g) 대 부피(ml)를 기준으로 3:1의 비율로 배합되는 것을 특징으로 하는 인공 생체 재료의 적용방법.
The method of claim 10,
In the step of blending the inorganic filler powder and the hydrocracking agent,
Wherein the inorganic filler powder and the hydrocracking agent are compounded in a ratio of 3: 1 based on mass (g) to volume (ml).
청구항 10에 있어서,
수복재료 조성물을 적용하는 단계는,
치아의 상아질 구멍(dentin hole)을 메우는 치수 복조 과정이거나, 치아의 근관을 충전하는 과정이거나, 인공 골 재료로서 체내에 이식하는 과정인 것을 특징으로 하는 인공 생체 재료의 적용방법.
The method of claim 10,
The step of applying the restoration material composition comprises:
The method of applying an artificial biomaterial according to any one of claims 1 to 3, wherein the dentin hole of the tooth is demolded, the tooth root is filled, or the implant is implanted into the body as an artificial bone material.
청구항 10에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 PEG-PPG-PEG 3블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 인공 생체 재료의 적용방법.
The method of claim 10,
Wherein the thermoreversible hydrogel is a PEG-PPG-PEG 3 block copolymer.
청구항 13에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 인공 생체 재료의 적용방법.
[화학식 1]
Figure pat00006

(상기 화학식 1에서 x, y 및 z는 각각 1 이상의 정수이다.)
14. The method of claim 13,
Wherein the thermoreversible hydrogel is a compound represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00006

(Wherein x, y and z are each an integer of 1 or more).
청구항 10에 있어서,
상기 수경화제는 상기 열가역적 하이드로젤과 증류수의 혼합물로서, 상기 열가역적 하이드로젤이 증류수에 20~30wt%의 농도로 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 인공 생체 재료의 적용방법.
The method of claim 10,
Wherein the hydrocreating agent is a mixture of the thermoreversible hydrogel and distilled water, wherein the thermoreversible hydrogel is mixed with distilled water at a concentration of 20 to 30 wt%.
청구항 10에 있어서,
상기 열가역적 하이드로젤은 10~20℃의 범위 내의 상전이 온도를 갖는 물질인 것을 특징으로 하는 인공 생체 재료의 적용방법.
The method of claim 10,
Wherein the thermoreversible hydrogel is a substance having a phase transition temperature in the range of 10 to 20 占 폚.
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