KR20190055302A - 골 이식용 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 골 이식용 복합체 - Google Patents

골 이식용 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 골 이식용 복합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 인체 치아로부터 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 골 성장 유도 기능을 가지는 성장인자(Growth factor)를 복합체로 구현하여 치조골 재생속도를 향상시키기 위한 것으로, 치아를 분쇄하여 치아분말을 생성하고 상기 치아분말을 세척 및 탈지하는 단계; 탈지된 치아분말을 탈회하여 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)을 획득하는 단계; 골 성장 유도 성분을 포함하는 성장인자(Growth factor)를 제조하는 단계; 및 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자(Growth factor)를 혼합하여 복합체를 합성하는 단계를 포함하는 골 이식용 복합체 제조방법을 제공한다.

Description

골 이식용 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 골 이식용 복합체{Method of manufacturing Bone-grafting complex and Bone-grafting complex manufactured thereby}
본 발명에 따른 골 이식용 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 골 이식용 복합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체 치아로부터 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 골 성장 유도 기능을 가지는 성장인자(Growth factor)를 복합체로 구현하여 치조골 재생속도를 향상시킨 골 이식용 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 골 이식용 복합체에 관한 것이다.
최근 의학계에서는 물리적, 화학적 및 화상으로 인한 골조직 손상이나 염증 또는 종양 등과 같은 질환으로 인한 골조직 결손의 재생이 중요하게 다루어지고 있다. 골조직이 결손된 부위는 외력에 의한 골파절이나 2차 감염으로 인한 골수염이 쉽게 일어난다. 또한 피부, 근육, 골조직 및 신경조직 등이 복합으로 손상된 경우 각 층별로 정상적인 조직 또는 기관으로의 재생이 어려워, 흉터조직으로 대체되면서 운동성 및 기능성의 제약이 수반된다.
종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 환자 자신의 다른 부위의 골조직을 이식하여 채워 주었으나, 다른 정상부위의 골조직 결손이나 운동성 및 기능성 제약과 같은 부작용이 초래되었다.
그리고, 자가골이나 기타 골이식재들은 치유기간 동안 많은 골흡수가 수반되어 부피유지 능력이 떨어져 치밀한 골이식재가 필요하지만 이들 재료에서는 관통형 기공을 갖추기가 어려웠다.
또한, 결손된 골조직이 치유되기 전에 다른 조직이 성장해오는 것을 차단하거나 외부 세균이 조직 내부로 침입하는 것을 막기 위해 차폐막을 이용하거나, 결손 부위에 손상된 골조직의 세포가 성장할 수 있는 공간을 마련해 주는 다공성 지지체(scaffold)를 이용한다. 또한 치유나 재생에 필요한 줄기세포가 화학주성을 통해 결손부위 방향으로 이동해 오도록 하는 성장인자를 이용하거나, 줄기세포를 조작 혹은 배양하여 결손부위에 이식함으로써 세포성장을 하도록 하는 시도가 증가하는 추세이다.
이와 관련하여 국제공개특허 WO 1993/000050에서는 젖산, 글리코산 및 그 혼합체로 구성된 군에서 선택되는 고분자 매트리스 성분과, 그리고 골형성을 위한 protein-sequestering 성분이 포함되는 골생성 단백질의 제약 처방 약품을 제공하고 있으며, rhBMP-2가 간엽줄기세포를 골조직으로 성장시키는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 현재 미국 FDA는 소 인대, 건의 교원 섬유를 이용한 운반체에 rhBMP-2를 적셔서 사용하는 제품을 허가하고 있다. 이들의 단점은 1) 운반한 골형성 단백질이 한 곳에 머무르지 않고, 단시간에 체내로 흘러간다는 점. 즉 운반체로서의 기능이 떨어진다는 점 2) 이식재로서의 물리적 성질이 단단하지 못하다는 점 즉 성긴 섬유질이라는 점 3) 골유도시 전체 섬유가 수축한다는 점 4) 수술직전에 섬유질에 골형성 단백질을 첨가해야한다는 점 등의 불편감이 있다.
이에 인체 유래의 치아를 이용한 골조직 이식 기술이 제안되었으며, 관련하여 대한민국 등록특허 제10-1488716호에서는 성장인자 또는 성장인자(rhBMP-2)를 치아 이식재와 함께 구성하여 치조골의 재생을 유도하는 치조골 재생용 키트가 개시되어 있다.
그러나 상기 치조골 재생용 키트는 치아 이식재를 부분 탈회하여 사용함으로써, 골형성에 필요로 하는 요소(콜라겐) 이외에도 다른 무기질이 남게 된다.
더불어 상기 치조골 재생용 키트는 치아 이식재를 성장인자(rhBMP-2) 수용액에 수화하여 치아분말 표면에 성장인자(rhBMP-2)를 코팅하는 방법으로 합성체를 형성함에 따라, 결손부위에 대한 성장인자의 전달력이 다소 떨어지는 한계점이 있다.
국제공개특허 WO 1993/000050 (1993.01.07. PHARMACEUTICAL FORMULATIONS OF OSTEOGENIC PROTEINS) 대한민국 등록특허 10-1488716호 (2014.03.12. 치조골 재생용 키트)
본 발명은 상기와 같은 한계점을 해결하기 위한 것으로, 치아를 완전 탈회처리하여 고순도의 덴틴 콜라젠을 획득하고 성장인자의 전달력을 높이어, 보다 향상된 치조골 재생력을 가지는 골 이식용 복합체 제조방법 및 골 이식 복합체를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 치아를 분쇄하여 치아분말을 생성하고 상기 치아분말을 세척 및 탈지하는 단계; 탈지된 치아분말을 완전 탈회하여 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)을 획득하는 단계; 인체 조직의 성장을 촉진하는 성분을 포함하는 성장인자(Growth factor)를 제조하는 단계; 및 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자를 혼합하여 복합체를 합성하는 단계를 포함하는 골 이식용 복합체 제조방법을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 치아분말을 탈지하는 단계는, 치아분말을 에탄올에 2 내지 12 시간 동안 탈지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 치아분말을 완전 탈회하는 단계는, 탈지된 치아분말을 20배 부피의 0.2 내지 0.7N 염산 용액에 6 내지 12 시간 동안 탈회할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 성장인자는 재조합 인간 뼈형성 단백질 (recombinant human Bone Morphogenetic Protein. rhBMP-2), BMP를 구성하는 아미노산의 공이중결합체, 섬유아세포 성장인자, 성장분화인자 (Growth Differentiation Factor. GDF), 변형성장인자 (Transforming Growth Factor. TGF), 혈소판 유래 성장인자, 인슐린 유사 성장인자, 상피성장인자, 케라티노사이트성장인자 2 (KGF2), 형태형성단백질 52 (Morphogenic Protein 52. MP52), 이들의 유전자재조합단백질 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 하나 또는 그 이상 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복합체를 합성하는 단계는, 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자를 혼합하는 스텝과 및 혼합된 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자를 30 내지 80 rpm으로 3 내지 5분 동안 교반하는 스텝을 포함할 수 있다. 이때, 혼합된 상태의 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자의 PH를 6.5 내지 8로 유지시키는 것이 바람직하다.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 골 이식용 복합체 제조방법에 의해 제조된 골 이식용 복합체를 제공한다.
본 발명에 따른 골 이식용 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 골 이식용 복합체에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 성장인자를 포함하여 기존에 치조골을 전혀 재생시키지 못하는 합성골 투여군은 물론, 치아 투여군에 비해서도 골유도 능력을 극대화시켜 치조골의 재생속도를 월등히 증가시킬 수 있으며, 재생된 골조직의 완성도 및 일체성도 현저히 개선할 수 있다. 또한 완전한 치조골 재생이 가능하여 환자의 불편함을 경감시키고 광범위 골조직 결손부에서 형상유지가 중요한 경우, 골조직의 변형 또는 수축으로 인한 부작용을 감소시킬 수 있다.
둘째, 치아를 완전 탈회하여 획득한 고순도의 덴틴 콜라젠을 합성시킴으로써, 골 이식용 복합체를 합성 또는 이식하는 과정에서 타 요소들이 유발하는 불필요한 반응을 방지할 수 있으며, 특히 면역거부반응을 예방할 수 있다.
셋째, 치아분말의 표면을 성장인자로 코팅하던 기존의 방법과 달리, 치아분말의 조직 레이어(Layer)에 성장인자를 충진하는 점층적 충진법(Layer filling)을 채택함으로써, 결손부위에 대한 성장인자의 전달력을 향상시킬 수 있다.
넷째, 골이식 복합체는 덴틴콜라젠(Dentin collagen)이라는 동일한 성분으로 구성되어 체내에서도 원래 그대로의 형태를 유지시켜, 기존의 골이식재와 비교하여 향상된 골조직 성장 유도 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식용 복합체 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에서 나타낸 복합체를 형성하는 단계의 세부 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 종래의 골 이식에 이용되는 분말 형태의 치아 이식재를 촬영한 사진이다.
도 4는 종래의 골 이식에 이용되는 분말 형태의 치아 이식재를 헤마톡실린 및 에오신 염색하여 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 5는 종래의 골 이식에 이용되는 분말 형태의 치아 이식재를 전자 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 6은 치아분말을 완전 탈회하여 획득한 덴틴 콜라젠을 촬영한 사진이다.
도 7은 치아분말을 완전 탈회하여 획득한 덴틴 콜라젠을 헤마톡실린 및 에오신 염색하여 현미경의 촬영한 사진이다.
도 8은 치아분말을 완전 탈회하여 획득한 덴틴 콜라젠을 전자 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 9 및 도 10은 rhBMP-2를 이량화하고 정제한 후 시행한 SDS-PAGE 분석결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 rhBMP-2의 HPLC profile을 나타낸 도면이다.
도 12는 세포에 적용하는 rhBMP-2 이량체 증가량에 대한 알칼리성 인산효소의 분비량을 나타낸 그래프이다.
도 13은 rhBMP-2를 투입시 C2C12 세포가 골아세포 형태로 변화되는 상태를 촬영한 사진이다.
도 14는 덴틴 콜라젠이 보관된 바이알과 rhBMP-2가 보관된 바이알을 촬영한 사진이다.
도 15는 덴틴 콜라젠과 rhBMP-2이 혼합된 바이알을 촬영한 사진이다.
도 16은 rhBMP-2 충진 상태의 덴틴 콜라젠이 보관된 바이알을 동결 건조한 상태를 촬영한 사진이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식용 복합체 제조방법에 의해 획득되는 덴틴 콜라젠의 조직 레이어에 rhBMP-2를 충진한 후 냉동 건조한 상태를 전자 현미경으로 촬영한 사진이다.
도 18은 덴틴 콜라젠을 이식한 쥐 연조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 쥐 연조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이다.
도 19는 덴틴 콜라젠을 이식한 토끼의 두개골 경조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 토끼의 두개골 경조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이다.
도 20은 덴틴 콜라젠을 이식한 토끼의 두개골 경조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 토끼의 두개골 경조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이다.
도 21은 덴틴 콜라젠을 이식한 사람의 골조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 사람의 골조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이다.
도 22는 덴틴 콜라젠을 이식한 사람의 골조직과 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 사람의 골조직을 통하여 새로운 뼈, 상아질, 연조직의 형성도를 수치화 하여 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식용 복합체 제조방법(이하,"복합체 제조방법"이라 함)에 관하여 도 1 및 도 2를 참조로 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합체 제조방법은 인체 치아로부터 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 골 성장 유도 기능을 가지는 성장인자(Growth factor)를 복합체로 구현하여 치조골 재생속도를 향상시키기 위한 것으로, 이를 위해 상기 복합체 제조방법은 치아분말을 세척 및 탈지하는 단계(S1O0), 치아분말을 완전 탈회하는 단계(S200), 성장인자를 제조하는 단계(S3OO) 및 복합체를 합성하는 단계(S400)를 포함한다.
여기서, 상술한 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)은 치아를 완전 탈회하였을 때, 획득될 수 있는 치아 유래의 유기질 100%의 콜라젠 덩어리를 의미한다.
먼저, 분쇄기를 이용하여 치아를 분쇄하여 치아분말을 생성하고, 세척기를 이용하여 상기 치아분말을 세척 및 탈지한다(S100).
일 실시예에서, 상기 치아는 치조골과 동일한 성분의 콜라젠과 골형성 유도 단백질을 함유하고 있어 그 성분이 거의 동일하고, 골개조에 포함되는 흡수 능력을 가지고 있으며, 5 내지 200 ㎛ 굵기의 콜라겐 섬유가 관통된 미세 기공이 형성된 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 상기 치아는 치과 치료에 중의 발치된 치아를 보관하여 사용하는 것이 가능하다.
일 실시예에서, 상기 치아는 환자 본인의 치아인 자가 치아일 수도 있고, 다른 사람의 치아인 동종 치아, 그리고 사람 이외의 동물의 치아인 이종 치아일 수도 있다.
일 실시예에서, 상술한 S1OO 단계에 있어서, 절삭기구를 이용하여 상기 치아의 충치나 염증과 같은 결손 부위를 제거한 후, 분쇄기를 이용하여 상기 치아를 분말 형태로 분쇄할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 S1OO 단계에 있어서, 상기 치아분말은 -196 ℃ 이하의 액화 질소로써 40 분 간 냉동한 후 분쇄기로 분쇄(crushing)하여 평균입경 50 내지 850 ㎛의 분말로 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 S1OO 단계에 있어서, 상기 치아분말을 40분 간 증류수로 세척하여 오염물 및 잔여 연조직을 제거하고, 세척된 치아분말을 에탄올에서 2 내지 12 시간 동안 탈지할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 S1OO 단계에 있어서, 원심분리기를 이용하여 탈지된 치아분말의 부유 지방을 제거하고, 세척기를 이용하여 상기 치아분말을 증류수에서 2 시간 동안 세척할 수 있다.
다음으로, 상술한 S100단계에서 탈지된 치아분말을 완전 탈회한다(S200).
일 실시예에서, 상술한 S200 단계에 있어서, 탈지된 치아분말을 6 내지 12시간 동안 1 시간 단위로 20 배 부피의 0.2 내지 0.7 N 염산 수용액을 복수회 교체하여 화학반응이 일어나지 않을 때까지 수용액을 완전 탈회할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 S200 단계에 있어서, 완전 탈회된 치아분말을 과산화수소 용액으로 1 시간 동안 소독 살균 처리한 후 증류수로 2 시간 세척한 후 동결 건조할 수 있다. 이때 세척에 사용되는 증류수를 30 분 단위로 교체해 주는 것이 바람직하다.
상술한 S200단계에 있어서, 완전 탈회된 치아분말은 상술한 바와 같은 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)으로 변형되며, 상기 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)은 콜라젠으로만 구성된 콜라젠 덩어리 형태를 가진다.
종래의 골성장에 이용되는 치아분말의 경우, 탈지 및 탈회 처리를 통하여, 약 중량비 8.5:1.5의 유기질과 무기질을 획득 할 수 있는 반면, 상기와 같은 방법으로 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)은 100%의 유기질 성분을 가진다.
상기와 같은 방법으로 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)을 인체에 투입하는 경우, 생체적합성이 뛰어나며 더욱 효과적인 골성장을 유도할 수 있다.
다음으로, 골 성장 유도 성분을 포함하는 성장인자(Growth factor)를 제조한다(S300).
일 실시예에서, 상술한 S3OO 단계 있어서, 상기 성장인자는 재조합 인간 뼈형성 단백질 (recombinant human Bone Morphogenetic Protein. rhBMP-2), BMP를 구성하는 아미노산의 공이중결합체, 섬유아세포 성장인자, 성장분화인자 (Growth Differentiation Factor. GDF), 변형성장인자 (Transforming Growth Factor. TGF), 혈소판 유래 성장인자, 인슐린 유사 성장인자, 상피성장인자, 케라티노사이트성장인자 2 (KGF2), 형태형성단백질 52 (Morphogenic Protein 52. MP52), 이들의 유전자재조합단백질 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
마지막으로, 상술한 S200 단계에서 완전 탈회한 치아분말로부터 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과, 상술한 S300단계에서 제조된 성장인자를 혼합하여 복합체를 합성한다(S400).
일 실시예에서, 상술한 S400 단계는, 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자를 혼합하는 스텝(S410) 및 획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)와 성장인자를 교반하는 스텝(S420)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 S410 스텝에 있어서. 혼합된 상태의 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자의 PH를 6.5 내지 8로 유지하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 상술한 S420 스텝에 있어서, 쉐이커(Shaker)를 이용하여 혼합된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자를 30 내지 80 rpm으로 3 내지 5분 동안 교반할 수 있다.
상술한 S420 스텝을 통하여, 치아분말(=치아 유래의 콜라젠 및 무기질)의 표면을 성장인자로 코팅하던 기존의 방법과 달리, 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)의 조직 레이어(Layer)에 성장인자 rhBMP-2를 충진하는 점층적 충진법(Layer filling)을 채택 결손부위에 대한 상기 성장인자의 전달력을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 22를 참조로 하여, 상술한 복합체 제조방법의 실시예에 관하여 설명하도록 한다.
도 3은 종래의 골 이식에 이용되는 분말 형태의 치아 이식재를 촬영한 사진이고, 도 4는 종래의 골 이식에 이용되는 분말 형태의 치아 이식재를 헤마톡실린 및 에어신 염색하여 현미경으로 촬영한 사진이며, 도 5는 종래의 골 이식에 이용되는 분말 형태의 치아 이식재를 전자 현미경으로 촬영한 사진이고, 도 6은 치아분말을 완전 탈회하여 획득한 덴틴 콜라젠을 촬영한 사진이며, 도 7은 치아분말을 완전 탈회하여 획득한 덴틴 콜라젠을 헤마톡실린 및 에오신 염색하여 현미경의 촬영한 사진이고, 도 8은 치아분말을 완전 탈회하여 획득한 덴틴 콜라젠을 전자 현미경으로 촬영한 사진이며, 도 9 및 도 10은 rhBMP-2를 이량화하고 정제한 후 시행한 SDS-PAGE 분석결과를 나타내는 도면이고, 도 11은 rhBMP-2의 HPLC profile을 나타낸 도면이며, 도 12는 세포에 적용하는 rhBMP-2 이량체 증가량에 대한 알칼리성 인산효소의 분비양을 나타낸 그래프이고, 도 13은 rhBMP-2를 투입시 C2C12 세포가 골아세포 형태로 변화되는 상태를 촬영한 사진이며, 도 14는 덴틴 콜라젠이 보관된 바이알과 rhBMP-2가 보관된 바이알을 촬영한 사진이고, 도 15는 덴틴 콜라젠과 rhBMP-2이 혼합된 바이알을 촬영한 사진이며, 도 16은 rhBMP-2 충진 상태의 덴틴 콜라젠이 보관된 바이알을 동결 건조한 상태를 촬영한 사진이고, 도 17은 덴틴 콜라젠의 조직 레이어에 rhBMP-2를 충진한 후 냉동 건조한 상태를 전자 현미경으로 촬영한 사진이다. 도 18은 덴틴 콜라젠을 이식한 쥐 연조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 쥐 연조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이고, 도 19는 덴틴 콜라젠을 이식한 토끼의 두개골 경조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 토끼의 두개골 경조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이며, 도 20은 덴틴 콜라젠을 이식한 토끼의 두개골 경조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 토끼의 두개골 경조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이고, 도 21은 덴틴 콜라젠을 이식한 사람의 골조직의 조직상태와, 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 사람의 골조직 조직상태를 비교하여 촬영한 사진이며, 도 22는 덴틴 콜라젠을 이식한 사람의 골조직과 덴틴콜라젠 및 rhBMP-2의 복합체를 이식한 사람의 골조직을 통하여 새로운 뼈, 상아질, 연조직의 형성도를 수치화 하여 나타낸 그래프이다.
실시예
실시예 1: 자가치아의 제조
환자 자신에서 발치된 치아를 준비하고(사랑니, 교정목적으로 발치한 소구치등 건전한 치아), 충치나 염증과 같은 결손 부위를 제거하였다.
분말 형태의 치아는 -196 ℃ 이하의 액화 질소로써 40 분 간 냉동한 후 분쇄기로 분쇄(crushing)하여 도 3과 같은 평균입경 50 내지 850 ㎛의 분말로 가공했다. 분말은 40 분 간 증류수로 세척하여 오염물 및 잔여 연조직을 제거하고, 세척된 분말은 에탄올로 2 내지 12 시간 동안 탈지시켰다. 탈지된 분말은 원심분리에 의하여 부유 지방을 제거하고 그 후 증류수로 2 시간 세척하였다. 6 내지 12시간 동안 1 시간 단위로 20 배 부피의 0.2 내지 0.7 N 염산 수용액을 교체하여 화학반응이 일어나지 않을 때까지 수용액을 완전 탈회시켰다. 완전 탈회된 분말은 증류수로 2 시간 세척한다. 이 후 분말을 과산화수소 용액으로 1 시간 동안 소독 살균 처리한 후 증류수로 2 시간 (30 분 단위로 증류수 교체) 세척한 후 동결 건조한다. 이와 같이 완전 탈회함으로써 콜라젠(유기질)성분만 남아있는 상태가 된다.
실시예 2: rhBMP-2의 제조
1. rhBMP-2의 생산
(1) 대장균을 이용한 인간 BMP-2 유전자의 발현 및 정제
인간 BMP-2 유전자를 얻기 위하여 U2OS 세포 (Life technologies TM, 한국)에서 총세포 RNA를 Trizol (Gibco BRL. 미국) 용액으로 추출하여 역전사반응을 실시하였다. cDNA를 주형으로 sense primer로서 5'-AGAAGAACATATGCAAGCCAAACACAAACAGCGG-3, antisense primer로서 5'-AATTTTACAGCTTCTAGCGACACCCACAACCCT-3' 을 사용하여 중합효소 연쇄반응 (polymerase chain reaction. PCR)을 실시하였다. PCR 산물을 분리하여 pGEM-T vector(Promega, USA)에 삽입시킨 후 대장균(DH5α) (Life technologies TM, 한국)을 이용하여 클로닝하였다.
(2) 고밀도세포배양
발효조 (KoBioTec, 한국)를 이용하여 Fatemeh 등의 방법 (Tabandeh F, Shojaosadati SA, Zomorodipour A, et al. Heat-induced production of human growthhormone byhigh cell density cultivation of recombinant Escherichiacoli. Biotechnol Lett 2004;26:245-250. Korz DJ, Rinas U, Hellmuth K, Sanders EA, DeckwerW-D. Simple fed-batch technique for high cell density cultivationof Escherichia coli. J of Biotechnology 1995;39:59-65.)으로 고밀도로 배양하였다. 멸균된 영양배지 (포도당 33.3 g/L, 펩톤 10 g/L, 효모 추출물 5 g/L, MgSO4 1 g/L, CaCl2 0.048 g/L, ZnSO4 0.0176 g/L, CuSO4 0.008 g/L)를 첨가하면서 교반속도 250 rpm으로 교반하면서 24 시간 동안 배양하였다.
(3) 단백질정제
현탁액을 -80 ℃ 초저온냉동고 (Nihon Freezer, 일본)에 보관하였다. 냉동된 현탁액을 냉장온도에서 해동시킨 후 가압하여 세포를 파쇄한 다음 5,500 xg, 4 ℃에서 45 분 간 원심 분리하였다. 재변성 과정을 거친 mature rhBMP-2가 본래의 3 차 구조를 가지게 되면 N-말단이 헤파린 결합부위 (heparin-binding site)를 가지게 된다.
2. 정제한 rhBMP-2의 생화학적특성
(1) rhBMP-2 원액의 순도 및 동정시험
SDS-PAGE 시험결과, 도 10에 도시한 바와 같이 rhBMP-2 원액은 표준액과 동일한 이동거리를 보였고, 95 % 이상의 순도를 나타내었다.
(2) HPLC (High performance Liquid Chromatography)분석
정제된 rhBMP-2 이량체를 0.1 % TFA(trifluoroaceticacid)에 1 ㎍/㎕의 농도로 녹여 C4 reversed-phase HPLC column (4.6 mm ㅧ 50 mm, 300 Å, 5 ㎛ particle size; Gracevydac. 미국)을 이용하여 각 분획의 단백질을 검출하고 모니터하였다. 도 11에 도시한 바와 같이 rhBMP-2 원액의 시험결과 표준액과 동등한 유지시간을 나타내어, 순수한 rhBMP-2로 정제되었음을 확인할 수 있었다.
3. rhBMP-2 단백질의 생산 및 정제 결과
이량화시켜 헤파린 컬럼 (시그마 다우, 이탈리아)으로 친화성 크로마토그래피를 실시하였다. 그 결과, 도 10에서 보여지는 바와 같이 0.3 M NaCl 분획에서 대부분의 단량체와 소량의 이량체가 용출되었고 0.5 M NaCl 분획에서 이량체들이 용출되었다. 정제된 rhBMP-2 단량체와 이량체를 SDS-PAGE로 분석하여 확인하였다. 생산된 단량체의 크기는 약 114 아미노산 잔기로 계산되며 단량체의 분자량은 약 14 kDa이고, 이량체는 두개의 단량체가 이황화결합으로 연결되므로 비환원 조건에서 단량체와 같은 크기의 밴드로 나타났다. 이량체의 크기는 약 28 kDa으로 나타났다.
4. 정제한 rhBMP-2의 생물학적 활성 (in vitro test)
도 12 및 도 13를 참조하면, 근육아세포인 C2C12 세포 (시그마 다우, 이탈리아)에 rhBMP-2 이량체를 적용하여 관찰한 결과, 3 일 배양 후 골아세포의 대표적 단백질인 알칼리성 인산효소가 분비되면서, 세포형태가 골아세포로 변형됨을 현미경으로 확인하였다. 따라서 rhBMP-2가 뼈형성 단백질로서의 기능함을 확인하였다.
실시예 3 : 성장인자가 포함된 골이식 복합체의 제조
실시예 1의 치아로부터 유래한 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)의 조직 레이어(Layer)에 실시예 2의 rhBMP-2가 충진된 본 발명에 따른 골이식 용 복합체를 제조하였다.
실시예 1의 치아로부터 유래한 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)의 조직 레이어(Layer)에 실시예 2의 rhBMP-2가 충진된 본 발명에 따른 골이식 용 복합체를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.
완전 탈회된 덴틴 콜라젠 1 g을 유리 바이알에 분주하고 실리콘 마개로 캡핑(capping)했다. 1 mg의 rhBMP-2를 글루탐산 5 mM, 글리신 2.5 중량%, 염화나트륨 5 mM, 트윈-80 0.015 중량%, D-소르비톨 0.5 중량%로 이루어진 용액에 용해 (농도 0.2 mg/ml) 시킨 후 치아과립이 담겨져 있는 유리 바이알에 첨가하여 치아분말를 침지하였다. 완전 탈회한 치아 이식재와 rhBMP-2를 넣은 바이알을 30-80 rpm의 쉐이커를 이용하여 4 내지 20℃에서 3 내지 5분간 교반하였다. PH는 6.5 내지 8로 유지하였으며, 쉐이커를 이용해 물리적인 요소를 첨가하여 rhBMP-2를 치아이식재 안쪽 layer까지 침투시켰다. 그 후 rhBMP-2의 손상을 최소화하기 위해 상기 유리 바이알을 진공 동결건조기에 넣어 -80 ℃에서 3 내지 6시간 동안 유지한 후 점진적으로 20 ℃로 승온하였다. 동결 건조된 유리 바이알을 에틸렌 옥시이드로 멸균한다.
시험예: BMP의 시험례
6 마리 무흉선 마우스 (평균무게: 15-20 g)가 사용되었다. 동물들을 2 마리씩 3개의 그룹 (1 주, 2 주, 4 주)으로 나누고, 각 그룹을 다시 치아투여군과 성장인자 투여군으로 나누어 실험했다. 상술한 치아투여군은 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)만을 투여한 실험군이고, 상술한 성장인자 투여군은 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자 rhBMP-2의 복합체를 투여한 대조군이다. 무흉선 마우스 6 마리는 22 ℃의 평균 주위 온도 조건과 12 시간의 음영주기에서 자유로운 입방식이 요법과 물 공급으로 사육되었다. 펜토바비탈나트륨 (pentobarbital sodium, 진정제) 를 복강 내 투여하여 수술 부위를 소독 및 단리하여 전신 마취를 실시하였다. 대퇴부에 절개를 하고 양측에 피하 포켓이 형성되어 성장인자 투여군(0.03 g의 덴틴 콜라젠(Dentin collagen), 0.2 mg/ml, 5.0 ㅅg의 rhBMP-2)의 이식편을 사용하면서 대조군은 왼쪽에 실험군은 우측에 적용하였다.
성장인자 투여군은 실시예 3의 본 골이식 복합체 중 덴틴 콜라젠(Dentin collagen) 0.03 mg의 조직 레이어에 rhBMP-2 수용액 0.2 ㎖를 충진하였다. 대조군은 성장인자를 포함하지 않은 덴틴 콜라젠(Dentin collagen) 0.03 mg 만을 삽입한 후, 절개 부위를 나일론 봉합사로 봉합하였다. 감염으로부터 상처를 보호하기 위하여, 항생연고 (대웅제약, 한국)는 연구 전반에 걸쳐 사용되었다.
피하주머니 중의 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자 rhBMP-2를 포함하는 연조직 생검은 삽입한 지 1 주, 2 주, 4 주 후의 무흉선 마우스로부터 수득하였다. 총 12 개의 생검이 10 % 포르말린에 24 시간 동안 고정되었다. 이어서 12 시간 동안 Calci-Clear Rapid (National Diagnostics, Atlanta, GA)에서 완전탈회 후, 검체를 증류수로 세척하였다. 그 다음 검체를 Hypercentre XP 조직 프로세서 (Shandon, 영국)로 처리하고, 파라핀에 함몰시키고, 4-5 μm 두께로 잘랐다. 분할된 검체는 헤마톡실린 및 에오신 염색 이후 광학현미경을 사용하여 관찰했다. 이미지는 Magna Fire digital camera system (Optronics, Goleta, CA)를 이용해 캡쳐하였다.
도 18은 1 주, 2 주, 4 주 후의 검체 사진으로서 성장인자 투여군에서 연조직 생성이 가장 활발하고, 치아 투여군에서 연조직 생성이 가장 느렸다.
그러나, 1주 후의 검체를 확대 촬영한 실제 치조골이 전혀 다른 양상으로 생성됨을 보여준다. 즉, 성장인자 투여군은 원래 치아 입자보다 더 큰 재생골이 생성되고 있음에 반해, 치아 투여군은 좌측면에만 일부 치조골이 재생되고 있을 뿐이다.
2 주 후의 검체를 촬영한 사진으로, 성장인자 투여군 (4주 후)인 재생이 이루어졌음을 확인할 수 있다. 이에 반해 치아 투여군 (4주 후)인 실시예 1의 치아 일부가 아직 관찰되고 있어, 본 발명의 골이식 복합체에 비해 치조골 재생속도가 떨어짐을 알 수 있으며
마지막으로, 4주 후의 검체를 촬영한 사진에서는 골유도의 증거인 연골 생성까지 확인할 수 있었다. 구체적으로, 성장인자 투여군과 마찬가지로 좌측의 치아투여군에서도 연골이 확인되고 있으며 성장인자 투여군에서는 치아 입자가 전혀 발견되지 않아, 치조골 재생에 이어 연골까지 완전히 복원되었음을 확인할 수 있다.
도 19의 경우, 12 마리의 수컷 토끼 (2.50 내지 3.00 kg 체중)를 21 ℃의 주위 온도 9 ℃에서 자유 실험을 통해 표준 실험 펠렛 사료를 섭취했다. 케타민 하이드로 클로라이드와 자일렌의 4 : 1 용액을 근육 주사 (체중당 5 mg/kg)하여 토끼에게 마취시켰다. 수술 부위를 면도하고 요오드로 문질러 닦았다. 두개골 결손 모델의 경우, 두개골을 가로 질러 시상면에서 절개가 이루어졌고, 전체 두께의 플랩이 반영되어 두경부 뼈를 노출시켰다. 트레핀 드릴 (trephine drill) 을 이용하여 8 mm 직경의 4 개의 원형 결함이 각 토끼의 두개골에 생성되었다. 각 군은 다음과 같은 치료를 받았다. 왼쪽 두 가지 결함 (n = 12)의 치아분말 컨트롤 (0.03 g)과 우측 2 개 결손 (n = 12)에 성장인자 투여군 (덴틴 콜라젠 0.03 g, 0.2 mg/ml, rhBMP-2 5.0 g). 모든 수술 부위는 봉합사 (4-0 Monosyn)을 사용하여 일차 봉합을 시행 하였다. 토끼는 방사선학적 및 조직학적 평가를 위해 이식 후 1 주, 2 주 및 4 주에 희생되었다.
도 19의 결과, 1 주차에 치아투여군과 성장인자 투여군의 구성은 뼈가 결함 마진으로 형성되었다는 것을 제외하고는 명백한 차이를 보이지 않았다. 2 주에 치아분말 표본에서 새로운 골 형성이 관찰되었지만 마진에서 새로 형성된 골은 성장인자 투여군에서 두드러졌다. 4 주에 새롭게 형성된 뼈는 치아분말 그룹의 결함 마진에서 중심부까지 계속 성장하여 밀도가 높은 섬유질 결합 조직이 되었다. 덴성장인자 투여군에서 새로운 골 형성이 현저하게 증가 하였다.
도 20 덴틴 콜라젠은 단백질효소에 의한 콜라젠 분해와 표면 골유도능을 보여주는 반면에 성장인자 투여군는 골유도능을 보이고 내면 상아세관의 확장과 함께 연골내의 골유도능 연골세포 활성화를 보이고 있어 충분한 rhBMP-2의 활성도를 나타내고 있다.
도 21 및 도 22에서는 임플란트 환자 10 명이 선정되었다. 5 개의 부위 (상악에서 1 개, 하악에서 4 개)는 덴틴콜라젠(Dentin collagen) 단독으로 대조 부위로 수복되었고 나머지 5 개 (상악 3 개, 하악 2 개)가 성장인자 투여군으로 실험 부위로 수복되었다. 수술에 충족한 기준은 (1) 임플란트 식립과 치조골 보강이 필요한 환자, (2) 20 세 이상의 나이, (3) 임플란트 제거의 원인은 만성 임플란트 주위염 또는 무균 성이였고 4) 건강이 좋거나 전신 질환이 잘 통제된 환자였다. 다음 제외 기준 중 하나를 만족하는 환자는 연구에 포함되지 않았다. (1) 기계적 원인에 의해 고정물 파열 및 내부 육아 열상과 같은 이식을 제거한 환자, (2) 최근의 심장 발작 또는 응고 장애와 같은 심각한 전신 질환을 가진 환자, (3) 흡연자, (4) 화학 요법 또는 방사선 요법을받은 환자 (5) 급성 감염 환자, 임플란트 유발 만성 부비동염과 같은 만성 염증 환자이다.
채취된 치아는 75 % 알코올에 저장하고 냉장고나 냉동고에 보관하여 한국치아은행(주)의 무균실로 보내어 처리했다. 무균실에서 남아있는 연조직을 제거하고 치아를 직경 50 내지 850 μm의 입자로 부수고 이전에 보고 된 것처럼 세척, 탈지, 탈염 및 동결 건조 하였다. 에틸렌 옥사이드로 멸균시킨 후, 치아분말을 임상 사용을 위해 실온에서 보관 하였다. 성장인자 투여군은 0.03 g의 치아분말 (0.2 mg/ml rhBMP-2 농도)에 rhBMP-2 (Cowellmedi, Busan, Korea) 5.0 μg을 넣음으로써 제조되었다. 혼합물을 -70 ℃의 깊은 동결에서 동결시키고 동결 건조 유리병에 넣은 다음 동결 건조기 (ILShin Lab, Seoul, Korea)에 고정시켰다.
에피네프린(Epinephrine)을 포함한 2 % 리도카인 HCl을 사용하여 국소 마취하에 수술을 수행했다. 절개 및 플랩 상승 후 치아분말 또는 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자 rhBMP-2를 합성한 복합체를 사용하여 보강했다. 환자들은 0.1 % 클로르헥시딘 용액으로 1 일 2 회 입안을 헹구고 5 일 동안 경구 용 항생제 (625 mg, amoxicillin and clavulanate, Augmentin, 일성 제약, 서울)를 하루에 세 번씩 복용하도록 지시 받았다. 7 일째 관찰시, 모든 부위에서 평온한 치유가 관찰되었다. 염증, 감염 또는 이식편 거부의 징후가 있는 환자는 보고되지 않았다.
하악 3 개월 말과 상악 6 개월에 조직을 채취하기 (트레핀 드릴 외경 3.0 mm, 내경 2.3 mm, Dentium, Seoul, Korea)를 위해 이식 부위를 재개 하였다. 각 샘플에는 새로 형성된 뼈와 이식 된 상아질 입자가 모두 포함되도록 하였다. 혈종, 창상 열개, 수술 후 발열, 출혈 등의 상처 합병증은 발견되지 않았다.
트레핀 드릴로 채취된 조직은 조직학적 평가을 위해 처리되었다. 전체 결함을 포함하는 두 섹션을 선택하고 헤마톡실린 및 에오신으로 염색 하였다. 디지털 영상을 얻고, (1) 새로 형성된 골 부위의 비율, (2) 잔여 상아질 모재의 면적 비율, (3) 전체 면적에 비례 한 연조직 성분 면적의 비율은 이식된 물질의 종류를 모르는 시험관에 의해 수행되었다.
도 21의 경우, 조직학적 평가에서 치아분말은 치아분말 입자 주위에 골유도 및 골 전도 뼈 형성을 보였다. 치아분말 입자는 치밀한 섬유질 결합 조직으로 둘러싸여있었다. 한편, 성장인자 투여군는 골 형성 및 골아 세포 내재 시 활성 골 형성을 보였다. 성장인자 투여군에는 섬유아세포의 침윤과 다핵 거대 세포에 재흡수된 신생골의 치아분말을 연상시키는 상아질 매트릭스의 콜라겐 분해 흡수가 있었다.
도 22의 경우, 새로 형성된 뼈의 비율은 성장인자 투여군의 경우 34.39 ㅁ 27.70, 치아투여군의 경우 27.62 ㅁ 12.84이었다. 잔류 상아질의 평균 백분율은 성장인자 투여군의 경우 5.82 ㅁ 5.10이고 치아투여군의 경우 18.54 ㅁ 18.06이었다. 연조직 구성 요소의 평균 비율은 성장인자 투여군의 경우 44.29 ㅁ 26.26, 치아투여군의 경우 31.98 ㅁ 15.88 이었다. 신생골 형성과 연조직의 양은 통계적으로 유의 한 차이가 없는 그룹 간에 매우 유사했다.
상기와 같은 골 이식용 복합체는 신속하게 치조골을 재생토록 유도하여 환자의 불편을 크게 경감시키고, 장시간에 걸친 재생에 따른 감염을 예방하는 부수적인 효과도 있어 일선 의료현장에서의 효용이 몹시 크다.
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 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.

Claims (5)

  1. 치아를 분쇄하여 치아분말을 생성하고 상기 치아분말을 세척 및 탈지하는 단계;
    탈지된 치아분말을 완전 탈회하여 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)을 획득하는 단계;
    골 성장 유도 성분을 포함하는 성장인자(Growth factor)를 제조하는 단계; 및
    획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자(Growth factor)를 혼합하여 복합체를 합성하는 단계를 포함하는 골 이식용 복합체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치아분말을 탈회하는 단계는,
    탈지된 치아를 20배 부피의 0.2 내지 0.7N 염산 용액에 6 내지 12 시간 동안 완전 탈회하는 것을 특징으로 하는 골 이식용 복합체 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성장인자(Growth factor)는 재조합 인간 뼈형성 단백질 (recombinant human Bone Morphogenetic Protein. rhBMP-2), BMP를 구성하는 아미노산의 공이중결합체, 섬유아세포 성장인자, 성장분화인자 (Growth Differentiation Factor. GDF), 변형성장인자 (Transforming Growth Factor. TGF), 혈소판 유래 성장인자, 인슐린 유사 성장인자, 상피성장인자, 케라티노사이트성장인자 2 (KGF2), 형태형성단백질 52 (Morphogenic Protein 52. MP52), 이들의 유전자재조합단백질 및 그 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 골 이식용 복합체 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복합체를 합성하는 단계는,
    획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자(Growth factor)를 혼합하는 스텝; 및
    획득된 덴틴 콜라젠(Dentin collagen)과 성장인자(Growth factor)를 30 내지 80 rpm으로 3 내지 5분 동안 교반하는 스텝을 포함하는 골 이식용 복합체 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 선택된 어느 한 항에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 골 이식용 복합체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114767937A (zh) * 2022-04-18 2022-07-22 武汉大学 胶原外脱矿的牙骨材料

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102196254B1 (ko) * 2020-03-31 2020-12-30 (주)메드파크 골 이식재 조성물 및 이의 제조방법
KR102196242B1 (ko) * 2020-03-31 2020-12-30 (주)메드파크 골 이식재 조성물 및 이의 제조방법
WO2023205797A2 (en) * 2022-04-22 2023-10-26 Oregon Health & Science University Dentin matrix protein materials and associated methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100086618A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-08 Medical College Of Georgia Research Institute, Inc Methods and Systems for Mineralization of Demineralized Tissue
KR20140030605A (ko) * 2012-09-03 2014-03-12 엄인웅 치조골 재생용 키트
US20140335146A1 (en) * 2011-05-13 2014-11-13 National University Corporation Kagawa Growth factor anchoring type bone graft material, method for producing growth factor anchoring type bone graft material, kit for producing growth factor anchoring type bone graft material, and method for forming bone

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE142460T1 (de) 1991-06-21 1996-09-15 Genetics Inst Osteogene proteine enthaltende arzneimittel
KR100427557B1 (ko) * 2001-03-26 2004-04-27 주식회사 웰스킨 뼈의 콜라겐 지지체
JP4953276B2 (ja) * 2006-02-24 2012-06-13 学校法人東日本学園・北海道医療大学 高度先進医療に応用できる抜去歯粉砕品、抜去歯由来の脱灰粉体、脱灰粉体とアパタイトとの複合体を調製する方法および粉砕機
KR20100040427A (ko) * 2008-10-10 2010-04-20 주식회사 코리아티슈뱅크 자기 치아를 이용한 치료방법 및 치아 처리방법
KR101524774B1 (ko) * 2012-07-23 2015-06-01 조선대학교산학협력단 자가치아 골 이식재 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100086618A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-08 Medical College Of Georgia Research Institute, Inc Methods and Systems for Mineralization of Demineralized Tissue
US20140335146A1 (en) * 2011-05-13 2014-11-13 National University Corporation Kagawa Growth factor anchoring type bone graft material, method for producing growth factor anchoring type bone graft material, kit for producing growth factor anchoring type bone graft material, and method for forming bone
KR20140030605A (ko) * 2012-09-03 2014-03-12 엄인웅 치조골 재생용 키트
KR101488716B1 (ko) 2012-09-03 2015-02-04 엄인웅 치조골 재생용 키트

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
국제공개특허 WO 1993/000050 (1993.01.07. PHARMACEUTICAL FORMULATIONS OF OSTEOGENIC PROTEINS)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114767937A (zh) * 2022-04-18 2022-07-22 武汉大学 胶原外脱矿的牙骨材料
CN114767937B (zh) * 2022-04-18 2024-02-20 武汉大学 胶原外脱矿的牙骨材料

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