KR20180069664A - Method for preparing porous bone graft including coated multichannel biphasic calcium phosphate granule - Google Patents

Method for preparing porous bone graft including coated multichannel biphasic calcium phosphate granule

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KR20180069664A
KR20180069664A KR1020170088544A KR20170088544A KR20180069664A KR 20180069664 A KR20180069664 A KR 20180069664A KR 1020170088544 A KR1020170088544 A KR 1020170088544A KR 20170088544 A KR20170088544 A KR 20170088544A KR 20180069664 A KR20180069664 A KR 20180069664A
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이병택
이건희
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장동우
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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a porous bone graft material, comprising the steps of: treating surfaces of porous multichannel biphasic calcium phosphate granules (MCG); and coating the surface-treated porous multichannel biphasic calcium phosphate granules with at least one material selected from a group comprising collagen, heparin and polar dopamine to modify the surfaces. The bone graft material is excellent in biocompatibility, cell proliferation, and bone regeneration through intercellular interactions between bone graft materials, thereby being used as an effective bone graft material.

Description

코팅된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 유효성분으로 포함하는, 다공성 골 이식재의 제조방법{Method for preparing porous bone graft including coated multichannel biphasic calcium phosphate granule}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for preparing porous bone graft-coated multichannel biphasic calcium phosphate granules,

본 발명은 코팅된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 포함하는, 다공성 골 이식재의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a porous bone graft material comprising a coated porous calcium phosphate granule.

골 이식재는 손상된 골을 복원하고 재생하는 데에 필수적인 물질로서 수많은 임상에 사용 되어 왔다. 자가골, 동종골 및 이종골 이식은 가용성이 있으며, 고비용이며, 조직의 거부반응, 감염 뿐만 아니라 윤리적인 문제를 갖고 있다. 이상적인 주입형 골 이식재는 주입 및 성형가능하여 결손부에 쉽게 세팅되며, 세포와 체액이 분비되는 동안 촉진된 골 성장을 나타내야 한다. Bone graft materials have been used in many clinical applications as an essential material for restoring and regenerating damaged bone. Autogenous bone, allogeneic bone, and xenogeneic bone graft are available, expensive, and have tissue rejection, infection as well as ethical problems. The ideal implantable bone graft material can be injected and formed easily into the defect and exhibits accelerated bone growth during the secretion of cells and body fluids.

수산화인회석(hydroxyapatite, HAP), 인산 삼칼슘(tricalcium phosphate, β-TCP) 및 이상 인산 칼슘(biphasic calcium phosphate, BCP)과 같은 인산 칼슘 세라믹 기반의 골 이식재는 천연 골 조직과 유사한 물질로 구성된 이상적인 생체재료이다. 이러한 생체재료는 염증, 생체거부반응 및 기타 외과적 합병증을 억제하여 임플란트의 실패율을 획기적으로 감소시키는 장점이 있다. 상기 HAP와 β-TCP는 골전도성이 있으며, 생체적합성이 있다. 그러나, 상시 HAP는 낮은 재흡수력 때문에 쉽게 깨지거나 이완되어 안정적인 골 형성에 제한을 준다. β-TCP 또한 높은 재흡수율과 함께 낮은 기계적 특성으로 인해 골 대체제로의 사용이 제한되고 있다. 따라서 HAP와 β-TCP로 구성된 BCP(biphasic calcium phosphate)는 HAP의 안정성과 β-TCP의 반응성을 고루 갖고 있는 이상적인 골 이식재이다. HA와의 혼합으로 β-TCP의 용해속도를 지연시켜 신생 골 형성을 촉진시키며, BCP 세라믹은 HAP와 TCP를 따로 사용할 때 발생하는 단점을 완화시킴과 동시에 강력한 기계적 강도 및 생분해성과 같은 특유의 장점을 갖게 된다. 또한, 합성골의 미세공극과 상호 연결된 기공들은 체액의 순환을 통해 골의 성장을 촉진시킬 수 있다.Calcium phosphate-based bone graft materials such as hydroxyapatite (HAP), tricalcium phosphate (β-TCP) and biphasic calcium phosphate (BCP) Material. Such biomaterials have the advantage of significantly reducing the failure rate of implants by inhibiting inflammation, biodegradation, and other surgical complications. The HAP and β-TCP are biocompatible and osteoconductive. However, regular HAP is easily broken or relaxed due to its low resorbability, thus restricting stable bone formation. β-TCP is also limited in its use as a bone substitute due to its low mechanical properties combined with high reabsorption. Therefore, biphasic calcium phosphate (BCP) composed of HAP and β-TCP is the ideal bone graft material with the stability of HAP and the reactivity of β-TCP. It is believed that mixing with HA accelerates the formation of new bone by delaying the dissolution rate of β-TCP. BCP ceramics alleviate the disadvantages of using HAP and TCP separately, and have unique advantages such as strong mechanical strength and biodegradability do. In addition, pores interconnected with micropores of the synthetic bone can promote bone growth through fluid circulation.

한편, 생체재료의 표면형태는 생체적합성 전체에 큰 영향을 미치며, 생체재료의 생화학적 표면 개질은 다양한 펩타이드, 효소, 세포외 기질(ECM) 성분 등의 고정화에 의해 특정 세포 및 조직반응을 유도하는데 널리 사용되어 왔다. 따라서 본 발명에서는 생체활성 물질을 코팅하여, 특정 세포 및 조직반응을 유도하고 골 형성, 골 결합, 생체적합성 및 이식 이후 골 조직의 자연 치유과정을 촉진시킬 수 있는 코팅된 새로운 골 이식재의 개발하고자 하였다. On the other hand, the surface morphology of biomaterials has a great influence on the entire biocompatibility. Biochemical surface modification of biomaterials induces specific cell and tissue reactions by immobilization of various peptides, enzymes, extracellular matrix (ECM) Has been widely used. Accordingly, the present invention aims to develop a new coated bone graft material capable of promoting specific cell and tissue reaction by coating a bioactive substance, and promoting osteogenesis, bone joining, biocompatibility and natural healing process of bone tissue after transplantation .

대한민국 등록특허 10-1427305호Korean Patent No. 10-1427305

본 발명의 목적은 다공성 이상 인산 칼슘 과립(multichannel biphasic calcium phosphate granule, MCG)의 표면을 처리하는 단계; 및 상기 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하는 단계를 포함하는, 다공성 골 이식재의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for the preparation of porous calcium phosphate granules, which comprises treating the surface of porous calcium phosphate granules (MCG) And coating the surface treated porous calcium phosphate dough with one or more materials selected from the group consisting of collagen, heparin and polar dopamine to modify the surface of the porous bone graft material.

본 발명자는 다공성 이상 인산 칼슘 과립(multichannel biphasic calcium phosphate granule, MCG)의 표면을 처리한 후, 상기 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하여 제조된 다공성 골 이식재가 생체적합성이 우수하고 골 이식재와 세포간 상호작용을 통해 세포 증식 및 골 재생 효과가 우수한 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다. The present inventors have found that after the surface of a porous calcium phosphate granule (MCG) is treated, the surface-treated porous calcium phosphate granules are coated with at least one substance selected from the group consisting of collagen, heparin and polar dopamine The porous bone graft material prepared by modifying the surface has excellent biocompatibility and has excellent cell proliferation and bone regeneration effect through intercellular interactions between bone graft materials and completed the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 다공성 이상 인산 칼슘 과립(multichannel biphasic calcium phosphate granule, MCG)의 표면을 처리하는 단계; 및 상기 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하는 단계를 포함하는, 다공성 골 이식재의 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a calcium phosphate granule, comprising the steps of: treating a surface of a porous calcium phosphate granule (MCG); And coating the surface-treated porous ideal calcium phosphate granules with at least one material selected from the group consisting of collagen, heparin, and polar dopamine to modify the surface of the porous bone graft material.

본 발명의 다공성 골 이식재의 제조방법은 다공성 이상 인산 칼슘 과립(multichannel biphasic calcium phosphate granule, MCG)의 표면을 처리하는 단계를 포함한다.The method for preparing a porous bone graft material according to the present invention includes the step of treating the surface of a porous polyphosphoric acid calcium phosphate granule (MCG).

상기 다공성 이상인산 칼슘 과립은 HAP(hydroxyapatite), TCP(tricalcium phosphate), BCP(biphasic calcium phosphate), CPC(calcium pyro phosphate), DCPA(dicalcium anhydrade), DCPD(dicalcium dehydrade), TTCP(tetra calcium phosphate), 지르코니아 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. The porous anhydrous calcium phosphate granules may be prepared by mixing hydroxyapatite (HAP), tricalcium phosphate (TCP), biphasic calcium phosphate (BCP), calcium pyrophosphate (CPC), dicalcium anhydride (DCPA), dicalcium dehydrate (DCPD) , Zirconia, and alumina.

본 발명의 일실시예에서는 골 이식재를 제조하기 위하여, 다공성 이상 인산 칼슘 과립 표면의 효과적인 코팅을 위하여, 탈 이온수(DI)에 세척하고 건조하여 표면을 처리하였다. In one embodiment of the present invention, the surface was treated with deionized water (DI), washed and dried for effective coating of the porous calcium phosphate granules surface to produce a bone graft material.

본 발명의 일실시예에서는 X-Ray 회절 패턴을 통해 다공성 BCP 과립(MCG)에서 hydroxylapatite (HAP, ICDD No: 01-072-1243)와 tricalcium phosphate (TCP, ICDD No: 01-072-7587)이 공통적으로 확인되었으며, 직경 1mm와 80~120μm 두께의 원통 형태 다공성 구조를 나타내는 것을 확인하였으며, 이러한 다공성의 상호연결된 네트워크 구조는 불규칙한 기공구조를 가지며, ImageJ를 통한 체적분석으로부터 평균 약 175μm의 기공 직경크기를 확인할 수 있었다.In one embodiment of the present invention, hydroxylapatite (HAP, ICDD No: 01-072-1243) and tricalcium phosphate (TCP, ICDD No: 01-072-7587) in porous BCP granules (MCG) These porous interconnected network structures have an irregular pore structure and have an average pore diameter size of about 175 μm from the volume analysis through Image J. In addition, .

본 발명의 다공성 골 이식재의 제조방법은 상기 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하는 단계를 포함한다.The method for preparing a porous bone graft material according to the present invention includes the step of modifying the surface by coating the surface treated porous calcium phosphate granules with at least one material selected from the group consisting of collagen, heparin and polar dopamine.

골 이식재에 생체활성 물질의 코팅은 숙주의 선척적인 면역반응을 해결하고 골 유착을 가속화할 수 있는 등 여러 기능을 향상시키는 데에 큰 효과를 가진다. 결합조직의 가장 풍부한 성분인 콜라겐(collagen, C)는 낮은 항원성을 갖는 세포외 기질을 형성하며, 천연 골과 같은 콜라겐 단백질 코팅은 임플란트 표면의 생체활성 향상에 중요한 역할을 한다. 또한, 헤파린(heparin, H)은 항응고제로서 다양한 혈액 접촉부위에 폭넓게 응용되고 있는 선형 항원성 다당류의 혼합물이다. 폴리 도파민(polydopamine, PD)은 도파민에서 유래된 합성 유멜라닌 고분자로서 무기 나노입자의 표면 코팅에 탁월하고 유연한 에이전트이며, 고농도의 아민기를 포함하고 있다. Coating of bioactive materials on bone graft materials has a great effect on improving various functions such as solving the host's immune response and accelerating osseointegration. Collagen (C), the most abundant component of connective tissue, forms an extracellular matrix with low antigenicity, and collagen protein coating such as natural bone plays an important role in improving bioactivity of the implant surface. In addition, heparin (H) is a mixture of linear antigenic polysaccharides widely used in various blood contact sites as an anticoagulant. Polydopamine (PD) is a synthetic eumelanin polymer derived from dopamine. It is an excellent and flexible agent for surface coating of inorganic nanoparticles and contains high concentrations of amine groups.

본 발명의 일실시예에서는 상기와 같은 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하였다.In one embodiment of the present invention, the surface-treated porous abnormal calcium phosphate granules are coated with at least one material selected from the group consisting of collagen, heparin, and polar dopamine to modify the surface.

구체적으로, 상기 코팅은 4mg/ml의 콜라겐이 희석된 17.5 mM 아세트산 용액에 1g/ml의 다공성 이상인산 칼슘 과립(MCG)을 침지하여 이루어지거나, 10% (w/v)의 헤파린 용액에 1g/ml의 다공성 이상인산 칼슘 과립(MCG)을 침지하여 이루어지거나, 4mg/ml 도파민 하이드로 클로라이드 용액을 10 mM 트리스 (하이드록시메틸) 아미노 메탄 용액과 혼합하여 제조된 폴리도파민 용액에 1g/ml의 다공성 이상인산 칼슘 과립(MCG)을 침지하여 이루어질 수 있다. Specifically, the coating was prepared by immersing 1 g / ml of porous calcium phosphate granules (MCG) in a 17.5 mM acetic acid solution diluted with 4 mg / ml of collagen, or adding 1 g / ml of a 10% (w / v) ml of a porous calcium phosphate granule (MCG) or a 4 mg / ml dopamine hydrochloride solution was mixed with a 10 mM tris (hydroxymethyl) aminomethane solution. Calcium phosphate granules (MCG).

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 0.1% (W/V)의 콜라겐 용액을 준비하기 위해 4mg/ml 콜라겐을 17.5 mM 아세트산에 희석하였으며, 1g/ml의 다공성 BCP 과립(MCG)를 변성된 1% (W/V)의 BSA 용액에 담그고 실온에서 약 2시간까지 쉐이커에 흔들어 준 후, BSA 용액을 제거한 후 상기 아세트산에 희석된 콜라겐 용액에 다공성 BCP 과립(MCG)을 침지하여, 콜라겐이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 얻었다.In a specific embodiment of the present invention, 4 mg / ml collagen was diluted in 17.5 mM acetic acid to prepare a 0.1% (w / v) collagen solution, 1 g / ml of porous BCP granules (MCG) W / V), and the mixture was shaken at room temperature for about 2 hours. Then, the BSA solution was removed. Porous BCP granules (MCG) were immersed in the collagen solution diluted in acetic acid to prepare collagen- To obtain granules (MCG).

또한, 1g/ml 다공성 BCP 과립(MCG)를 10% (w/v)의 헤파린 용액에 담그고 4℃에서 12시간 동안 침지시킨 후, 다공성 BCP 과립(MCG)를 EDC/NHS 가교 용액에 침지시킨 후 헤파린이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 얻었다. The porous BCP granules (MCG) were immersed in EDC / NHS crosslinked solution after immersing 1 g / ml porous BCP granules (MCG) in a 10% (w / v) heparin solution and dipping them at 4 ° C for 12 hours The porous BCP granules (MCG) coated with heparin were obtained.

또한, 4mg/ml 도파민 하이드로 클로라이드 용액을 10 mM 트리스 (하이드록시메틸) 아미노 메탄 용액과 혼합하여, 폴리도파민 용액을 제조하였으며, 1g/mL 다공성 BCP 과립(MCG)를 상기 준비된 폴리도파민 용액에 침지하여, 폴리도파민이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 얻었다. Further, a 4 mg / ml dopamine hydrochloride solution was mixed with a 10 mM tris (hydroxymethyl) aminomethane solution to prepare a polypodamine solution. 1 g / mL porous BCP granules (MCG) were immersed in the prepared poly , And porous BCP granules (MCG) coated with polydodamine.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기와 같이 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면이 개질된 다공성 이상 인산 칼슘의 SEM, EDX 및 FTIR 스펙트럼을 분석한 결과, 다공성 BCP 과립(MCG)의 다공성 구조에 영향을 주지 않으면서, 표면 전체에 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민이 균일하게 코팅된 것을 확인하였다.In addition, in one embodiment of the present invention, SEM, EDX and FTIR spectra of the surface-modified porous abnormal calcium phosphate coated with at least one substance selected from the group consisting of collagen, heparin and polar dopamine were analyzed. As a result, It was confirmed that collagen, heparin and polar dopamine were uniformly coated on the whole surface without affecting the porous structure of BCP granule (MCG).

또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기와 같이 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면이 개질된 다공성 이상 인산 칼슘 과립의 경우, 코팅되지 않은 MCG에 비해 C-MCG, H-MCG, PD-MCG에서 세포생존능이 증가하였으며, 1일에 비해, 3일, 7일로 기간이 경과할수록 세포 생존능은 더욱 증가된 것을 확인하였다.In addition, in one embodiment of the present invention, in the case of the porous modified calcium phosphate granules coated with one or more substances selected from the group consisting of collagen, heparin, and polar dopamine as described above, C-MCG , H-MCG, and PD-MCG, and cell viability was further increased with the lapse of time from day 1 to day 3, day 7.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 대퇴골 결손부의 골 재생능을 평가한 결과, 콜라겐, 헤파린 및 폴리도파민이 코팅된 MCG의 골 성장이 이식 6주 이후 현저히 증가된 것을 확인하였다.In addition, in one embodiment of the present invention, bone regeneration ability of the femoral deficient part was evaluated, and it was confirmed that bone growth of collagen, heparin and polydodamine coated MCG was significantly increased after 6 weeks of transplantation.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 대조군 및 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 5가지 유형의 샘플에 대한 조직학적 염색을 통한 골 내부의 성장정도를 관찰한 결과, PD-MCG> C-MCG> H-MCG> MCG 순서의 골 재생 효능을 확인하여, 생체적합성이 우수하고 골 이식재와 세포간 상호작용을 통해 세포 증식 및 골 재생 효과가 우수하여, 효과적인 골 이식재로 사용될 수 있음을 확인하였다.In addition, in one embodiment of the present invention, the degree of bone ingrowth through the histological staining of five types of samples of the control group and MCG, C-MCG, H-MCG and PD- > C-MCG> H-MCG> It has excellent biocompatibility by confirming the effect of bone regeneration in the order of MCG, and can be used as an effective bone graft material because of its excellent cell proliferation and bone regeneration effect through bone graft material and cell interactions. Respectively.

본 발명은 다공성 이상 인산 칼슘 과립(multichannel biphasic calcium phosphate granule, MCG)의 표면을 처리하는 단계; 및 상기 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하는 단계를 포함하는, 다공성 골 이식재의 제조방법에 관한 것으로서, 생체적합성이 우수하고 골 이식재와 세포간 상호작용을 통해 세포 증식 및 골 재생 효과가 우수하여, 효과적인 골 이식재로 사용될 수 있다. The present invention relates to a method of treating a surface of a porous calcium phosphate granule (MCG); And coating the surface-treated porous calcium phosphate aphid granules with at least one material selected from the group consisting of collagen, heparin, and polar dopamine to modify the surface of the porous bone graft material. It is excellent and has excellent cell proliferation and bone regeneration effect through intercellular interactions between bone graft materials and can be used as an effective bone graft material.

도 1은 다공성 BCP 과립(MCG)의 과립구조 및 EDX의 형태학적인 특징을 나타낸 것이다. 도 1의 (a)는 낮은 배율, (b)는 높은 배율, (c)는 세로 전달면 (높은 배율)의 SEM 현미경 사진이며, (d) XRD 스펙트럼, (e) EDX 스펙트럼을 나타낸다.
도 2는 표면개질된 다공성 BCP 과립(MCG)인, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 형태학적 및 화학적 조성을 분석한 것이다. 구체적으로, 도 2는 (a) C-MCG, (b) H-MCG, (c) PD-MCG의 SEM 및 EDX 이미지를 나타낸다.
도 3은 MCG와 표면개질된 C-MCG, H-MCG 및 PD-MCG 표면의 화학구조 분석을 위해 FTIR 분광학 분석을 수행한 것이다. 도 3은 (a) MCG; (b) C-MCG; (c) H-MCG; (d) PD-MCG의 FTIR 스펙트럼을 나타낸다.
도 4는 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 (a) 1일, 3일 그리고 7일 이후의 세포 생존능; (b) 7일 이후의 공 초점 현미경 이미지를 나타낸다.
도 5는 3주 그리고 6주 후 결손부 (대조군) 및 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG가 이식된 대퇴골 결손부의 절단된 Micro-CT 2D 이미지를 나타낸다. 구체적으로, 이식 3주 그리고 6주 후 대조군 (결손부위), MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 2차원 micro-CT 이미지이다(빨간색 원은 경계선을 나타내며, 화살표는 새로 생성된 골을 나타냄).
도 6은 도 5의 Micro-CT 영상으로부터 계산된 이식 3주 그리고 6주 후에 형성된 신생 골의 부피 (BV/SV) 퍼센트를 나타낸 것이다.
도 7은 대조군 및 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 5가지 유형의 샘플에 대한 조직학적 염색을 통한 골 내부의 성장정도를 관찰한 것이다. 구체적으로, 이식 3주 그리고 6주 후 hematoxylin and eosin과 Masson's Tricrome 염색법을 통한 대조군, MCG, C-MCG, H-MCG, PDMCG의 조직학적 저배율 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 이식 6주 후 hematoxylin and eosin과 Masson's Tricrome 염색법을 통한 MCG, C-MCG, H-MCG, PDMCG의 조직학적 고배율 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는 다공성 BCP 과립(MCG), 다공성 BCP 과립(MCG)에 콜라겐, 헤파린, 폴리도파민을 코팅하여 제조한 C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 모식도를 나타낸다.
도 10은 콜라겐이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 제조하는 과정을 나타낸다.
도 11은 헤파린이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 제조하는 과정을 나타낸다.
도 12는 폴리도파민이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 제조하는 과정을 나타낸다.
Figure 1 shows the granular structure of porous BCP granules (MCG) and the morphological characteristics of EDX. 1 (a) is a SEM micrograph showing a low magnification, (b) a high magnification, and (c) a longitudinal transfer surface (high magnification). FIG. 1 (d) shows an XRD spectrum and FIG.
FIG. 2 shows morphological and chemical compositions of C-MCG, H-MCG and PD-MCG, which are surface modified porous BCP granules (MCG). Specifically, FIG. 2 shows SEM and EDX images of (a) C-MCG, (b) H-MCG and (c) PD-MCG.
FIG. 3 is an FTIR spectroscopic analysis for the chemical structure analysis of MCG, surface-modified C-MCG, H-MCG and PD-MCG surfaces. Figure 3 is a graphical representation of (a) MCG; (b) C-MCG; (c) H-MCG; (d) FTIR spectrum of PD-MCG.
Fig. 4 shows (a) cell viability after 1 day, 3 days and 7 days of MCG, C-MCG, H-MCG and PD-MCG; (b) shows a confocal microscope image after 7 days.
FIG. 5 shows a cut-out micro-CT 2D image of the femoral defect implanted with the defect (control) and MCG, C-MCG, H-MCG and PD-MCG after 3 and 6 weeks. Specifically, two-dimensional micro-CT images of MCG, C-MCG, H-MCG, and PD-MCG at 3 and 6 weeks after transplantation (red circle represents the borderline, Indicating a goal).
FIG. 6 shows the volume (BV / SV) percent of new bone formed at 3 weeks and 6 weeks after implantation calculated from the Micro-CT image of FIG.
FIG. 7 shows histological staining of five types of samples of the control and MCG, C-MCG, H-MCG, and PD-MCG to observe the degree of bone ingrowth. Histologic low-magnification images of control, MCG, C-MCG, H-MCG, and PDMCG by hematoxylin and eosin and Masson's Tricrome staining at 3 and 6 weeks after transplantation are shown.
Figure 8 shows histologically high-magnification images of MCG, C-MCG, H-MCG, and PDMCG via hematoxylin and eosin and Masson's Tricrome staining 6 weeks after transplantation.
FIG. 9 is a schematic view of C-MCG, H-MCG and PD-MCG prepared by coating porous BCP granules (MCG) and porous BCP granules (MCG) with collagen, heparin and polydodamine.
10 shows a process for producing collagen-coated porous BCP granules (MCG).
Figure 11 shows the process for preparing heparin coated porous BCP granules (MCG).
Figure 12 shows the process for preparing porous BCP granules (MCG) coated with polydodamine.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예Example 1: 다공성 BCP 과립( 1: Porous BCP granules ( multichannelmultichannel BCP granule,  BCP granule, MCGMCG )) 의 표면Surface of 처리 process

다공성 BCP(biphasic calcium phosphate) 과립(MCG)의 표면처리는 효과적인 코팅을 위해 매우 중요하다. 이에, 다공성 BCP 과립(MCG)를 탈 이온수(DI)에 세척시켰으며, 동시에 실온에서 약 2시간 동안 쉐이커로 흔들어 주었다. 세척단계는 하기 각 유형의 코팅에서 3회 이상 반복되었다. 상기 다공성 BCP 과립(MCG)을 -20℃에서 24시간 동안 동결 시킨 후 밤새 동결 건조시켰다. 상기 동결 건조된 다공성 BCP 과립(MCG)을 120℃에서 오토클레이브시켰으며, 오토클레이브된 다공성 BCP 과립(MCG)가 코팅에 사용되었다(도 9).Surface treatment of porous BCP (biphasic calcium phosphate) granules (MCG) is very important for effective coating. The porous BCP granules (MCG) were then washed in deionized water (DI) and simultaneously shaken with a shaker at room temperature for about 2 hours. The washing step was repeated three or more times in each of the following types of coatings. The porous BCP granules (MCG) were frozen at -20 < 0 > C for 24 hours and lyophilized overnight. The lyophilized porous BCP granules (MCG) were autoclaved at 120 ° C and autoclaved porous BCP granules (MCG) were used for coating (FIG. 9).

실시예Example 2: 다공성 BCP 과립( 2: Porous BCP granules ( MCGMCG )에 콜라겐 코팅) With collagen coating

우선 0.1% (W/V)의 콜라겐 용액을 준비하기 위해 4mg/ml 콜라겐을 17.5 mM 아세트산에 희석하였다. 별도로 1% (W/V)의 BSA 용액을 약 2시간 동안 80℃에서 변성시켰다. 1g/ml의 다공성 BCP 과립(MCG)를 먼저 상기 변성된 1% (W/V)의 BSA 용액에 담그고 실온에서 약 2시간까지 쉐이커에 흔들어 주었다. 다음으로 BSA 용액을 제거한 후 상기 아세트산에 희석된 콜라겐 용액에 다공성 BCP 과립(MCG)를 침지했다. 상기 콜라겐 용액에 침지된 다공성 BCP 과립(MCG)를 4℃에서 12시간 동안 배양시켰다. 가교액을 준비하기 위해, 4mg EDC/2.4mg NHS를 0.05M MES 완충액 (pH 5.6) 2ml에 용해시켰다. 콜라겐이 도포된 다공성 BCP 과립(MCG)는 상기 용해된 EDC/NHS 가교 용액과 함께 혼합되었다. 마지막으로 상기 혼합된 다공성 BCP 과립(MCG)를 건조시키고 12시간 동안 동결 건조시켜서, 콜라겐이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 얻었으며, 이를 C-MCG로 명명하였다(도 10). First, 4 mg / ml collagen was diluted in 17.5 mM acetic acid to prepare a 0.1% (w / v) collagen solution. Separately, a 1% (w / v) BSA solution was denatured at 80 ° C for about 2 hours. 1 g / ml of porous BCP granules (MCG) were first immersed in the denatured 1% (w / v) BSA solution and shaken at room temperature for about 2 hours in a shaker. Next, the BSA solution was removed, and porous BCP granules (MCG) were immersed in the collagen solution diluted in acetic acid. Porous BCP granules (MCG) immersed in the collagen solution were incubated at 4 占 폚 for 12 hours. To prepare the crosslinking solution, 4 mg EDC / 2.4 mg NHS was dissolved in 2 ml of 0.05 M MES buffer (pH 5.6). The collagen-coated porous BCP granules (MCG) were mixed with the dissolved EDC / NHS bridging solution. Finally, the mixed porous BCP granules (MCG) were dried and lyophilized for 12 hours to obtain collagen-coated porous BCP granules (MCG), which was named C-MCG (FIG.

실시예Example 3: 다공성 BCP 과립( 3: Porous BCP granules ( MCGMCG )에 헤파린 코팅) With heparin coating

우선 1g/ml 다공성 BCP 과립(MCG)를 10% (w/v)의 헤파린 용액에 담그고 4℃에서 12시간 동안 침지시켰다. 이어서 헤파린이 도포된 다공성 BCP 과립(MCG)를 EDC/NHS 가교 용액에 침지시킨 후 이전과 동일한 세척과정을 진행하였다. 상기 세척된 헤파린이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 건조시킨 후 12시간 동안 동결 건조 건조시켜서, 헤파린이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 얻었으며, 이를 H-MCG로 명명하였다(도 11). First, 1 g / ml porous BCP granules (MCG) were immersed in a 10% (w / v) heparin solution and immersed at 4 ° C for 12 hours. Subsequently, the porous BCP granules (MCG) coated with heparin were immersed in the EDC / NHS crosslinked solution, and then the same washing process as the previous one was performed. The washed heparin-coated porous BCP granules (MCG) were dried and lyophilized and dried for 12 hours to obtain heparin-coated porous BCP granules (MCG), which was named H-MCG (FIG. 11) .

실시예Example 4: 다공성 BCP 과립( 4: Porous BCP granules ( MCGMCG )에 )on 폴리도파민Polydopamine 코팅 coating

4mg/ml 도파민 하이드로 클로라이드 용액을 10 mM 트리스 (하이드록시메틸) 아미노 메탄 용액과 혼합하여 폴리도파민 용액을 제조하였다. 1g/mL 다공성 BCP 과립(MCG)를 상기 제조된 폴리도파민 용액에 도입하고, 이를 24시간 동안 쉐이커에 혼합하하여 다공성 BCP 과립(MCG)에 폴리도파민을 고정시켰다. 이후 48시간 동안 6~10회 세척을 수행한 후 세척된 폴리도파민이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 건조시킨 후 12시간 동안 동결 건조 건조시켜서, 폴리도파민이 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG)을 얻었으며, 이를 PD-MCG로 명명하였다(도 12). A 4 mg / ml dopamine hydrochloride solution was mixed with a 10 mM tris (hydroxymethyl) aminomethane solution to prepare a polypodamine solution. 1 g / mL porous BCP granules (MCG) were introduced into the prepared polydopamine solution and mixed in a shaker for 24 hours to fix the polydodamine on the porous BCP granules (MCG). Then, the porous BCP granules (MCG) coated with washed polydodamine were dried and then lyophilized and dried for 12 hours to obtain porous BCP granules (MCG) coated with polydodamine And named PD-MCG (Fig. 12).

실험예Experimental Example 1: 다공성 BCP 과립( 1: Porous BCP granules ( MCGMCG )의 분석) Analysis

도 1은 다공성 BCP 과립(MCG)의 과립구조 및 EDX의 형태학적인 특징을 나타낸 것이다. 도 1의 (a)는 낮은 배율, (b)는 높은 배율, (c)는 세로 전달면 (높은 배율)의 SEM 현미경 사진이며, (d) XRD 스펙트럼, (e) EDX 스펙트럼을 나타낸다. Figure 1 shows the granular structure of porous BCP granules (MCG) and the morphological characteristics of EDX. 1 (a) is a SEM micrograph showing a low magnification, (b) showing a high magnification, and (c) showing a longitudinal transfer surface (high magnification). FIG. 2 shows an XRD spectrum and an EDX spectrum.

도 1의 (a)를 참고하면, 낮은 배율에서의 SEM에서 다공성 BCP 과립(MCG)는 직경 1mm와 80~120μm 두께의 원통형태 다공성 구조를 나타냈다. 이러한 다공성의 상호연결된 네트워크 구조는 불규칙한 기공구조를 가지며, ImageJ를 통한 체적분석으로부터 평균 약 175μm의 기공 직경크기를 확인할 수 있었다(도 1a). 도 1a의 선택된 구역의 고배율이미지에서 구별가능한 경계면 (G.B.)과 함께 치밀한 반구형의 다공성 구조를 확인하였다(도. 1b). 다공성 BCP 과립(MCG)의 고배율 종단면 내부에서 상호 연결된 다공성 구조를 확인하였다(도. 1c). 또한, X-Ray 회절 패턴을 통해 다공성 BCP 과립(MCG)에서 hydroxylapatite (HAP, ICDD No: 01-072-1243)와 tricalcium phosphate (TCP, ICDD No: 01-072-7587)이 공통적으로 확인되었다(도. 1d). 상기 다공성 BCP 과립(MCG)의 조성분석을 통해 Ca, C, P 및 O 원소의 존재를 확인하였다(도. 1e).Referring to FIG. 1 (a), in a SEM at low magnification, porous BCP granules (MCG) exhibited a cylindrical porous structure with a diameter of 1 mm and a thickness of 80-120 μm. These porous interconnected network structures have irregular pore structures, and from the volume analysis through Image J, pore diameter sizes of about 175 μm on average were identified (FIG. 1A). A dense hemispherical porous structure was identified along with a distinguishable interface (G.B.) in the high magnification image of the selected area of FIG. 1A (FIG. 1b). Porous structures interconnected in the high-intensity longitudinal section of porous BCP granules (MCG) were identified (Fig. 1c). In addition, hydroxylapatite (HAP, ICDD No: 01-072-1243) and tricalcium phosphate (TCP, ICDD No: 01-072-7587) were commonly found in porous BCP granules (MCG) through X-ray diffraction patterns Fig. 1d). The presence of Ca, C, P and O elements was confirmed by analyzing the composition of the porous BCP granules (MCG) (Fig. 1e).

실험예Experimental Example 2: 코팅된 C- 2: Coated C- MCGMCG , H-, H- MCGMCG 및 PD- And PD- MCGMCG 표면의 분석 Surface analysis

도 2는 표면개질된 다공성 BCP 과립(MCG)인, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 형태학적 및 화학적 조성을 분석한 것이다. 구체적으로, 도 2는 (a) C-MCG, (b) H-MCG, (c) PD-MCG의 SEM 및 EDX 이미지를 나타낸다. FIG. 2 shows morphological and chemical compositions of C-MCG, H-MCG and PD-MCG, which are surface modified porous BCP granules (MCG). Specifically, FIG. 2 shows SEM and EDX images of (a) C-MCG, (b) H-MCG and (c) PD-MCG.

도 2a에서 다공성 BCP 과립(MCG)의 상단부분에 상호연결된 콜라겐 섬유가 확인되었다. 또한 EDX 분석을 통해 콜라겐 코팅된 다공성 BCP 과립(MCG) 표면에서 Ca, N, P, C 및 O 원소가 확인되었다. 헤파린 (도. 2b) 및 폴리도파민 (도. 2c)의 첨가로 인한 다공성 BCP 과립(MCG) 표면의 특별한 변화를 확인할 수 없었으나, 표면개질 이후 표면 윤곽선이 다소 희미해졌으며, 희미해진 표면 윤곽선은 헤파린 및 폴리도파민 코팅에 의한 것으로 보인다. 그러나 몇몇 섬유형태의 침전물이 헤파린(도. 2b)과 폴리도파민 (도. 2c) 코팅된 표면에서 발견되었다. 정량분석 결과 H-MCG에서 Ca, C, P, O와 함께 S 및 N 원소가 나타남에 따라 헤파린이 성공적으로 코팅된 것을 알 수 있었다(도. 2b). PD-MCG에서도 Ca, C, P, O와 함께 N 원소가 나타남에 따라 폴리도파민이 성공적으로 코팅된 것을 알 수 있었다(도. 2c). 표면 개질된 다공성 BCP 과립(MCG)인 C-MCG, H-MCG 및 PD-MCG 모두 균일하고 균열없는 표면형태를 보여주었다. 이처럼 콜라겐, 헤파린 및 폴리도파민의 코팅은 다공성 BCP 과립(MCG)의 다공성 구조에 별다른 영향을 주지 않았다. 각 유형별 코팅 이후에 결정립 경계면이 사라짐에 따라 표면 전체에 코팅제가 균일하게 코팅됨을 확인하였다(도. 2a-c). In Figure 2a, interconnected collagen fibers were identified at the top of the porous BCP granules (MCG). EDX analysis also confirmed Ca, N, P, C and O elements on collagen coated porous BCP granules (MCG) surface. No particular change in the surface of the porous BCP granules (MCG) due to the addition of heparin (Fig. 2b) and polydodamine (Fig. 2c) could be observed, but the surface contour after the surface modification became somewhat faint and the faded surface contour And polydopamine coatings. However, some fiber type precipitates were found on heparin (Fig. 2b) and polydopamine (Fig. 2c) coated surfaces. Quantitative analysis revealed that heparin was successfully coated as S and N elements appeared along with Ca, C, P, and O in H-MCG (Fig. 2b). In PD-MCG, it was also found that P dopamine was successfully coated as N element appeared along with Ca, C, P, and O (Fig. 2c). Surface-modified porous BCP granules (MCG), C-MCG, H-MCG and PD-MCG showed uniform and crack-free surface morphology. Thus, the coating of collagen, heparin and polydopamine did not significantly affect the porous structure of porous BCP granules (MCG). As the grain boundary interface disappears after each type of coating, it is confirmed that the coating agent is uniformly coated on the entire surface (Fig. 2a-c).

도 3은 MCG와 표면개질된 C-MCG, H-MCG 및 PD-MCG 표면의 화학구조 분석을 위해 FTIR 분광학 분석을 수행한 것이다. 도 3은 (a) MCG; (b) C-MCG; (c) H-MCG; (d) PD-MCG의 FTIR 스펙트럼을 나타낸다. FIG. 3 is an FTIR spectroscopic analysis for the chemical structure analysis of MCG, surface-modified C-MCG, H-MCG and PD-MCG surfaces. Figure 3 is a graphical representation of (a) MCG; (b) C-MCG; (c) H-MCG; (d) FTIR spectrum of PD-MCG.

개질화되지 않은 MCG는 960-1035 cm- 1범위에서의 PO4 3-결합기와 1106 cm-1에서의 P-O결합기를 나타내었다(도. 3a). MCG의 FTIR 분석결과 도 1d의 XRD에서 확인된 hydroxyapatite (HAP), tricalcium phosphate (TCP)와 일치하는 패턴을 보였다. 콜라겐 결합기의 특징인 1644 cm-1 (amide I, C=O), 1538 cm-1 (amide II, N-H stretching 및 C-N deformation) 및 1456 cm-1 (C-N deformation)에서의 흡광도 발현을 통해 콜라겐이 MCG에 성공적으로 코팅되었음을 확인하였다(도. 3b). H-MCG의 FTIR 스펙트럼을 통해 1240-1260 cm-1에서 흡수 피크를 보이는 사카라이드 그룹의 S=O 결합기와 3400 cm-1에서의 -OH 결합기를 확인하였다. 또한 1626 cm-1와 1410 cm-1 범위 사이에서 일부 C=O와 N-H 결합기를 통해 MCG상에 추가된 헤파린의 코팅을 확인하였다(도. 3c). PD-MCG 역시 FTIR 스펙트럼을 통해 명확하게 폴리도파민의 코팅을 확인하였다. 3379 cm-1 주변에서의 높은 흡광도를 통해 폴리도파민의 -OH 및 N-H 결합기를 확인할 수 있었으며, 1500-1600 cm-1범위에서 다양한 N-H 결합기가 확인되었다. 게다가, 1627 cm-1 및 1296 cm-1의 피크가 각각 C=O 및 C-O 결합기에서 기인되었음을 확인하였다(도. 3d).One non-nitride MCG is 960-1035 cm - in the range from 1 PO 4 3- coupler and 1106 cm -1 PO coupler (Fig. 3a). FTIR analysis of MCG showed a pattern consistent with hydroxyapatite (HAP) and tricalcium phosphate (TCP) identified in XRD of 1d. The absorbance of the collagen in the MCG was measured at 1644 cm -1 (amide I, C = O), 1538 cm -1 (amide II, NH stretching and CN deformation) and 1456 cm -1 (Fig. 3b). Through the FTIR spectrum of H-MCG, the S = O bond group of the saccharide group showing an absorption peak at 1240-1260 cm -1 and the -OH bond group at 3400 cm -1 were confirmed. A coating of heparin added on the MCG via some C═O and NH bond groups between 1626 cm -1 and 1410 cm -1 was also observed (Figure 3c). PD-MCG also clearly confirmed the coating of polydopamine through the FTIR spectrum. The high absorbance at 3379 cm -1 confirmed the presence of --OH and NH bonds in polydopamine and various NH bond groups in the range of 1500-1600 cm -1 . In addition, it was confirmed that peaks at 1627 cm -1 and 1296 cm -1 were respectively attributable to C═O and CO bond groups (FIG.

실험예Experimental Example 3: 세포  3: Cell 생존능Survival 분석 analysis

도 4는 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 (a) 1일, 3일 그리고 7일 이후의 세포 생존능; (b) 7일 이후의 공 초점 현미경 이미지를 나타낸다. 그 결과, MCG에 비해 C-MCG, H-MCG, PD-MCG에서 세포생존능이 증가하였으며, 1일에 비해, 3일, 7일로 기간이 경과할수록 세포 생존능은 더욱 증가하였다. Fig. 4 shows (a) cell viability after 1 day, 3 days and 7 days of MCG, C-MCG, H-MCG and PD-MCG; (b) shows a confocal microscope image after 7 days. As a result, the cell viability was increased in C-MCG, H-MCG, and PD-MCG compared with MCG, and cell viability was further increased with the lapse of 3 days and 7 days compared with 1 day.

실험예Experimental Example 4: 대퇴골 결손부의 골  4: Femoral defect 재생능Playability 측정 Measure

도 5는 3주 그리고 6주 후 결손부 (대조군) 및 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG가 이식된 대퇴골 결손부의 절단된 Micro-CT 2D 이미지를 나타낸다. 구체적으로, 이식 3주 그리고 6주 후 대조군 (결손부위), MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 2차원 micro-CT 이미지이다(빨간색 원은 경계선을 나타내며, 화살표는 새로 생성된 골을 나타냄).FIG. 5 shows a cut-out micro-CT 2D image of the femoral defect implanted with the defect (control) and MCG, C-MCG, H-MCG and PD-MCG after 3 and 6 weeks. Specifically, two-dimensional micro-CT images of MCG, C-MCG, H-MCG, and PD-MCG at 3 and 6 weeks after transplantation (red circle represents the borderline, Indicating a goal).

도 6은 도 5의 Micro-CT 영상으로부터 계산된 이식 3주 그리고 6주 후에 형성된 신생 골의 부피 (BV/SV) 퍼센트를 나타낸 것이다. FIG. 6 shows the volume (BV / SV) percent of new bone formed at 3 weeks and 6 weeks after implantation calculated from the Micro-CT image of FIG.

그 결과, 이식 3주 후 MCG와 모든 샘플에서 현저히 향상된 골 형성은 관찰되지 않았다(도. 5). 그러나 6주 후 MCG 사이의 공간과 내부에 생성된 신생 골이 Micro-CT 이미지를 통해 명확히 관찰되었다 (도. 5의 7)-10)). PD-MCG 주변과 내부 공간에 더 크게 채워진 신생 골로부터, PD-MCG의 골 재생능이 C-MCG와 H-MCG보다 우수함을 확인하였다. 반면 H-MCG는 가장 낮은 골 재생능을 보였다. As a result, significantly improved bone formation was not observed in MCG and all samples 3 weeks after transplantation (Fig. 5). However, after 6 weeks, the space between the MCG and the new bone formed internally was clearly observed through the micro-CT image (Fig. It was confirmed that the bone regeneration ability of PD-MCG was superior to that of C-MCG and H-MCG from the new bone filled more around PD-MCG and internal space. On the other hand, H-MCG showed the lowest bone regeneration ability.

실험예Experimental Example 5: 골 내부의 성장 평가  5: Estimation of growth inside the bone

도 7은 대조군 및 MCG, C-MCG, H-MCG, PD-MCG의 5가지 유형의 샘플에 대한 조직학적 염색을 통한 골 내부의 성장정도를 관찰한 것이다. 구체적으로, 이식 3주 그리고 6주 후 hematoxylin and eosin과 Masson's Tricrome 염색법을 통한 대조군, MCG, C-MCG, H-MCG, PDMCG의 조직학적 저배율 이미지를 나타낸 것이다. 도 8은 이식 6주 후 hematoxylin and eosin과 Masson's Tricrome 염색법을 통한 MCG, C-MCG, H-MCG, PDMCG의 조직학적 고배율 이미지를 나타낸 것이다. FIG. 7 shows histological staining of five types of samples of the control and MCG, C-MCG, H-MCG, and PD-MCG to observe the degree of bone ingrowth. Histologic low-magnification images of control, MCG, C-MCG, H-MCG, and PDMCG by hematoxylin and eosin and Masson's Tricrome staining at 3 and 6 weeks after transplantation are shown. Figure 8 shows histologically high-magnification images of MCG, C-MCG, H-MCG, and PDMCG via hematoxylin and eosin and Masson's Tricrome staining 6 weeks after transplantation.

도 7에서는 3주 그리고 6주간 이식된 각 샘플에 대한 성능비교를 낮은 배율로 나타내었다. 결손부위 전체는 직사각형의 경계선으로 표시했다. 낮은 배율에서 관찰된 표면 개질된 샘플 사이에는 유의미한 차이를 확인할 수 없었으나 대조군에 비해 매우 우수한 골 재생력이 확인되었다. MCG와 표면개질된 MCG를 비교 분석하기 위해 중심 구역(적색 경계구역)을 선정하여 결손부로의 세포 이동과 과립 사이의 골 전도성(osteoconduction)을 관찰하였으며, 이러한 결과들을 도 8을 통해 확인하였다. 도 8에서 보여지는 것과 같이 골 전도성은 선택된 영역(고배율 이미지)에서의 성숙된 골에 의해 평가되었다. 모든 결과에서 표면개질된 MCG의 골 치유능은 MCG보다 높았다. 3주 후 결손부위 중심으로의 1차적 골형성은 MCG, C-MCG, H-MCG보다 PD-MCG에서 더욱 빠르게 진행되었다(도. 7). 6주 후 치유 부위의 성숙된 골 조직이 도 8에서 더 높은 배율로 명확하게 보여지며, 염색된 샘플의 고배율 이미지 중 PD-MCG에서 가장 높은 골 유동성을 보이는 것을 확인하였다(도. 8). 이러한 PD-MCG의 우수한 골 형성은 골 유도 신호의 효과적인 전달에서 기인하는 것이다. 따라서, 항생제인 폴리도파민으로 코팅된 MCG는 전체 샘플 중 가장 높은 잠재력을 보였으며, 이는 골 이식재에 가장 알맞은 후보가 될 수 있다고 판단된다. Micro-CT 와 조직학적 염색에 의해 분석된 iIn-vivo 연구 결과를 종합하여 PD-MCG> C-MCG> H-MCG> MCG 순서의 골 재생 효능을 확인하였다. Figure 7 shows the performance comparison for each sample transplanted for 3 weeks and 6 weeks at low magnification. The entire deficient area was marked with a rectangular border. There was no significant difference between the surface modified samples observed at low magnification but very good bone regeneration ability was observed compared with the control group. In order to compare MCG with surface modified MCG, the central zone (red border zone) was selected and cell migration to the defect and osteoconduction between the granules were observed. These results are shown in FIG. As shown in Fig. 8, bone conduction was evaluated by mature bone in the selected region (high magnification image). All results showed that the bone - healing ability of surface - modified MCG was higher than that of MCG. Primary osteogenesis at the site of the defect after 3 weeks was faster in PD-MCG than in MCG, C-MCG and H-MCG (Fig. 7). After 6 weeks, the mature bone tissue of the healing area was clearly shown at higher magnification in FIG. 8, and it was confirmed that PD-MCG showed the highest osseous fluidity among the high magnification images of the dyed samples (Fig. 8). The excellent bone formation of PD-MCG is due to effective delivery of bone induction signal. Therefore, MCG coated with polydodamine, which is an antibiotic, showed the highest potential among all the samples, which is considered to be the best candidates for bone graft materials. The bone marrow regeneration was confirmed by PD-MCG> C-MCG> H-MCG> MCG in order to synthesize iIn-vivo studies analyzed by micro-CT and histological staining.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (6)

다공성 이상 인산 칼슘 과립(multichannel biphasic calcium phosphate granule, MCG)의 표면을 처리하는 단계; 및
상기 표면 처리된 다공성 이상 인산 칼슘 과립을 콜라겐, 헤파린 및 폴라도파민으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 코팅하여 표면을 개질하는 단계를 포함하는, 다공성 골 이식재의 제조방법.
Treating the surface of the porous polycrystalline phosphate granule (MCG); And
Coating the surface-treated porous ideal calcium phosphate granules with at least one substance selected from the group consisting of collagen, heparin, and polar dopamine to modify the surface of the porous bone graft material.
제1항에 있어서, 상기 다공성 이상 인산 칼슘 과립은 HAP(hydroxyapatite), TCP(tricalcium phosphate), BCP(biphasic calcium phosphate), CPC(calcium pyro phosphate), DCPA(dicalcium anhydrade), DCPD(dicalcium dehydrade), TTCP(tetra calcium phosphate), 지르코니아 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인, 다공성 골 이식재의 제조방법.The method of claim 1, wherein the porous calcium phosphate granules are selected from the group consisting of hydroxyapatite, tricalcium phosphate, biphasic calcium phosphate, calcium pyrophosphate (CPC), dicalcium anhydrate (DCPA), dicalcium dehydrate (DCPD) Wherein the porous bone graft material comprises at least one selected from the group consisting of tetra calcium phosphate (TTCP), zirconia, and alumina. 제1항에 있어서, 상기 다공성 이상 인산 칼슘 과립은 직경이 1mm이고 80~120μm 두께의 원통 형태 다공성 구조를 가지는 것인, 다공성 골 이식재의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the porous calcium phosphate granules have a cylindrical porous structure with a diameter of 1 mm and a thickness of 80 to 120 占 퐉. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 4mg/ml의 콜라겐이 희석된 17.5 mM 아세트산 용액에 1g/ml의 다공성 이상인산 칼슘 과립(MCG)을 침지하여 이루어지는 것인, 다공성 골 이식재의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the coating is prepared by immersing a porous calcium phosphate granule (MCG) having a porosity of 1 g / ml or more in a 17.5 mM acetic acid solution diluted with 4 mg / ml of collagen. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 10% (w/v)의 헤파린 용액에 1g/ml의 다공성 이상인산 칼슘 과립(MCG)을 침지하여 이루어지는 것인, 다공성 골 이식재의 제조방법.The method of claim 1, wherein the coating is performed by immersing a porous calcium phosphate granule (MCG) having a porosity of 1 g / ml or more in a 10% (w / v) heparin solution. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 4mg/ml 도파민 하이드로 클로라이드 용액을 10 mM 트리스 (하이드록시메틸) 아미노 메탄 용액과 혼합하여 제조된 폴리도파민 용액에 1g/ml의 다공성 이상인산 칼슘 과립(MCG)을 침지하여 이루어지는 것인, 다공성 골 이식재의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the coating comprises 1 g / ml of porous calcium phosphate granules (MCG) in a polydodamine solution prepared by mixing a 4 mg / ml dopamine hydrochloride solution with a 10 mM tris (hydroxymethyl) Wherein the porous bone graft material is immersed in the porous bone graft material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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