KR20210127052A

KR20210127052A - 골 이식재 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20210127052A
Application number: KR1020200060836A
Authority: KR
Inventors: 박정복
Original assignee: (주)메드파크
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2021-10-21
Also published as: KR20210126468A

Abstract

본 발명은 골 이식재 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 상기 골 이식재 조성물은 hydroxypropyl methylcellulose의 용해율이 우수한 최적의 조성비를 갖는 골 이식재 조성물에 관한 것이다. 또한, 형상유지성을 갖기 위한 비율의 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 보다 상세하게는 최적의 투과성 및 형상유지성을 갖기 위한 비율의 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

골 이식재 조성물 및 이의 제조방법{BONE GRAFT COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 Hydroxypropyl methylcellulose 용해율이 우수하며, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

결손된 골의 재건을 위해서는 다양한 재료와 다양한 방식이 사용될 수 있고, 예를 들어, 골분말, 골칩, 골블록 등과 같은 골 이식재를 사용하거나, 결손된 골의 재건을 위해서 자가 이식, 동종 이식, 타종 이식 등과 같은 방법이 사용될 수 있다.

결손된 골의 재건을 위해 사용되는 골 이식재는 정형외과, 신경외과 및 치과 등에서 사용될 수 있으며, 예를 들어, 디스크 수술 시 골 결손부에 사용되어 골 재생을 유도할 수 있고, 임플란트 시술 및 구강 악 골 결손 수복 등에도 사용될 수 있다.

한편, 한국등록특허 제10-0401941호는 골 이식재 및 그 제조방법에 관한 기술을 개시하고 있는데, 이와 같이 생체 세라믹 분말로 구성되고 3차원적으로 연통된 연통기공구조를 갖는 망상골을 사용하는 경우 생체 적합성, 기계적 물성, 독성 등의 측면에서 골 이식 효과에 한계가 있을 수 있다.

본 발명은 골 형성에 적합한 용해율을 갖는 하이드로프록실메틸셀룰로오스 (Hydroxypropyl Methylcellulose)를 포함하며, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 골 형성에 적합한 하이드로프로필메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로 타 용액과의 사이에서 최적의 삼투압을 형성하는 골 이식재 조성물 및 골 이식재 용해물의 구성을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는, 골 이식재와 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl Methylcellulose)를 포함하고, 상기 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose)는 48시간 이내에 용해율 50% 이상을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 이식재 조성물은 골 이식재 1중량부 대비 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methylcellulose) 0.3 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 이식재는 천연 유래 골 이식재로 다공성 구조를 포함하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는, (1) 용매와 골 형성 단백질을 혼합하여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 골 형성 단백질과 이식재 파우더를 혼합하여, 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계; (3) 상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하고, 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 용해율이 50% 이상이 되도록 겔을 형성시키는 단계; 및 (4) 상기 겔을 진공 상태에서 동결 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 형성시키는 단계를 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 골 형성 단백질 용액의 상기 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15mg/ml인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절되어 pH 4.6 내지 5인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 단계 (3)의 상기 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.8 인, 골 이식재 조성물 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, Ethylene Oxide Gas 또는 감마선 조사를 통해 상기 골 이식재 조성물을 멸균 처리하는 단계를 더 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 상기 Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l, 또는 상기 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는, 구형상물에 형상변화가 발생되는 힘이 최대 파괴힘이고, 상기 구형상물의 직경에 대해 상기 형상변화가 발생한 후의 단축의 감소비율이 단축변화율일 때, 상기 최대 파괴힘(Nmax)을 상기 단축변화율로 나눈 값이 형상유지성이고, 상기 형상유지성이 50이상인, 골 이식재 조성물을 제공한다.

골 이식재 조성물은 조성물은 골 이식재 1중량부 대비 Hydroxypropyl methylcellulose 0.3 내지 3 중량부가 혼합된 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 다공성 골 이식재는 천연 유래 골 이식재이고, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 (1) 용매와 골 형성 단백질을 혼합하여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 골 형성 단백질과 이식재 파우더를 혼합하여, 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계; (3) 상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 겔을 형성시켜 골 이식재 조성물의 형상유지성을 부여하는 단계; 및 (4) 상기 겔을 진공 상태에서 동결 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 형성시키는 단계를 포함하는, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 형성 단백질 용액의 상기 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15mg/ml인, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절되어 pH 4.6 내지 5인, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 단계 (3)의 상기 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 인, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 Ethylene Oxide Gas 또는 감마선 조사를 통해 상기 골 이식재 조성물을 멸균 처리하는 단계를 더 포함하는, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l, 또는 상기 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy인, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 식염수의 삼투압을 100%로 표준화하고, 상기 식염수가 골 이식재 용해물에 투입된 후 12시간 내지 48시간 내에 104 내지 112%의 삼투압을 형성하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 이식재 용해물은 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 1 중량부와 용매 0.5 내지 2중량부를 혼합한 것이고, 상기 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재는 골 이식재 1 중량부 대비 Hydroxypropyl methylcellulose 0.3 내지 3 중량부를 혼합하여 형성되는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 이식재는 천연 유래 골 이식재인, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 용매는 물인 것을 특징으로 하는, 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명의 일 예는 (1) 용매와 골 형성 단백질을 혼합하여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 골 형성 단백질과 이식재 파우더를 혼합하여, 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계; (3) 상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 겔을 형성시켜 삼투압성을 부여하는 단계; 및 (4) 상기 겔을 진공 상태에서 동결 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 형성시키는 단계를 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 형성 단백질 용액의 상기 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15mg/ml인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절되어 pH 4.6 내지 5인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 단계 (3)의 상기 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 Ethylene Oxide Gas 또는 감마선 조사를 통해 상기 골 이식재 조성물을 멸균 처리하는 단계를 더 포함하는, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l, 또는 상기 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy인, 골 이식재 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 예는 상기 골 이식재 조성물의 제조 방법에 의해 제조된 골 이식재 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 Hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물은, 일정 시간 내 Hydroxypropyl methylcellulose의 용해율이 우수하고, 강도와 비복원성이 강하여 형상유지성이 우수하고, 타 용액과의 사이에서 최적의 삼투압을 형성하며, 그에 따라 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물의 제조 방법 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실험예 1에 대한 결과데이터(표 1)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별 시간 별 잔류율을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실험예 2에 대한 결과데이터(표 2)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별 체적 감소율을 나타낸 도면이다.
도 4는 Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비에 대한 「골 이식재 조성물 구(sphere) 최대 파괴힘(N)/ 골 이식재 조성물 구(sphere) 단축변화율」을 나타낸 도면으로, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 위한 Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 대한 결과 데이터로, 용매의 중량부를 달리하여 형성된 골 이식재 용해물과 식염수를 혼합한 후, 순수 식염수 대비 혼합 식염수의 시간별 삼투압 변화를 삼투비로 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시형태의 실시예들은, 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함함으로써, 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성 효과가 우수할 수 있는 골 이식재 조성물에 관한 것이다.

다만, 본 실시형태에 대한 설명은 보다 명확하고 간결한 설명을 위해 다른 실시형태와 중복되는 부분은 생략하도록 하며, 그 설명이 생략되었다고 해서 그 부분이 본 발명에서 제외되는 것은 아니며 그 권리 범위는 다른 실시형태와 동일하게 인정되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

본 발명에 있어서, 화학식으로 표시되는 반복 단위, 화합물 또는 수지가 그의 이성질체가 있는 경우에는, 반복 단위, 화합물 또는 수지를 표시하는 해당 화학식은, 그 이성질체까지 포함하는 대표 화학식을 의미한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 골 이식재 조성물은 다공성 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함한다. 골 이식재 조성물은 골 결손부에 이식되어 이를 충진하여 골 결손부의 수복에 사용될 수 있다.

여기서, ‘충진’이란 강성을 가지지 않은 상태에서 골 결손부에 적용되는 경우, 또는 강성을 가진 상태에서 골 결손부에 적용되는 경우를 모두 포함한다. 골 이식재 조겅물에 강성을 부여하여 골 결손부에 적용되는 것은, 형상 형성 장치(예를 들어, 3D 프린터 등)로 골 결손부에 대응하는 형상으로 강성을 가진 상태로 마련된 후 골 결손부에 적용되는 것을 의미할 수 있다.

골 이식재 조성물은 hydroxypropyl methylcellulose를 포함함으로써 골 이식재 조성물의 골 결손부에 대한 부착성을 가질 수 있다. 이와 동시에 HPMC에 의한 골 이식재 조성물에 형상유지성이 부여될 수 있다. 형상유지성이 우수할 경우 상악에 골 이식재 조성물을 적용하더라도 흘러내리지 않고 골결손부에 맞추어 적용됨으로써, 저작 운동 등으로 인한 충격이 있더라도 골 이식재 조성물이 골 결손부로부터 이탈되지 않도록 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물에 있어서, hydroxypropyl methylcellulose의 용해성의 최적화를 위한 조성물의 구성비는 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 6 중량부이고, 더 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부를 형성할 수 있다.

상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 미만일 경우 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 작아 단시간에 빠르게 용해되지만, 골 이식재와 결합되는 양이 너무 적어 쉽게 녹아 나올 수 있어 골 이식재로서의 기능을 하기 어려운 문제가 있을 수 있다. 또한, 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 다공성 골 이식재 1중량부 대비 3중량부를 초과하는 경우 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 커서 골 이식재 hydroxypropyl methylcellulose의 경화가 일어나 용해가 매우 느리고, 이는 골 생성 속도에 적합하지 않을 수 있다. 오히려, 일부의 경우 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 다공성 골 이식재 1중량부 대비 3중량부를 초과하는 경우 hydroxypropyl methylcellulose의 부피가 커짐으로써 hydroxypropyl methylcellulose가 골 이식재를 감싸는 형상이 조성되어, 구강 내 다습 환경에서 hydroxypropyl methylcellulose가 용해가 일어나기 전에 수분을 먼저 흡수하여 골 이식재의 부피가 시간이 지나감에 따라 커질 수도 있다. 이에 hydroxypropyl methylcellulose의 용해성의 최적화를 위하여는 hydroxypropyl methylcellulose의 함량을 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.1 내지 6 중량부로 할 것이고, 더 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부로 실시할 것이다.

상기 용해에서 용매는 일 예로 물을 이용할 수 있고, 골 이식재 조성물을 수화하여 용해 시간에 따라 형성되는 용해율은 %로 나타낸다. 상기 물은 수화하는 골 이식재 조성물 대비 1 내지 1.5 중량부를 사용하고, 더 바람직하게는 1.2 내지 1.5 중량부로 실시하여 수화를 진행한다. 이는 골 이식재 조성물의 수화를 위한 최적의 수화량의 일 예이다.

발명의 다른 실시형태의 골 이식재 조성물 키트는 전술한 골 이식재 조성물 및 이를 실장하는 실린지를 포함한다. 골 이식재 조성물을 포함하는 실린지를 제공함으로써, 사용편의성을 확보할 수 있고, 아울러, 사용 도중 발생할 수 있는 오염의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 용매에 골 형성 단백질을 투입 또는 골 형성 단백질을 용매에 투입하여 용매에 골 형성 단백질을 녹여 골 형성 단백질 용액을 제조하는 단계;

상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 용해율이 50% 이상이 되도록 점성을 가지는 겔을 형성시키는 단계; 및

혼합 및 교반된 상기 이식재 파우더 및 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 혼합물을 진공 상태에서 낮은 온도로 동결시키면서 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시키는 단계를 포함함으로써, 골 형성 활성화, 생체적합성, 사용편의성 효과가 우수할 수 있다.

다만, 본 실시형태에 대한 설명은 보다 명확하고 간결한 설명을 위해 전술한 실시형태와 중복되는 부분은 생략하도록 하며, 그 설명이 생략되었다고 해서 그 부분이 본 발명에서 제외되는 것은 아니며 그 권리 범위는 전술한 실시형태와 동일하게 인정되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물의 제조 방법 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실험예 1에 대한 결과데이터(표 1)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별 시간 별 잔류율을 나타낸 도면이다.

먼저, 용매에 골 형성 단백질을 녹여 골 형성 단백질 용액을 제조한다. 용매에 골 형성 단백질을 투입 또는 골 형성 단백질을 용매에 투입하여 용매에 골 형성 단백질을 녹여 골 형성 단백질 용액을 제조할 수 있다.

골 형성 단백질은 BMP-2, BMP-3, BMP-3b, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9, BMP-10, BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15, BMP-16, BMP-17, BMP-18, 이들의 재조합 골 형성 단백질 및 이와 등가인 골 형성 단백질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있고, 본 발명의 골 형성 효과 측면에서 바람직하게 rhBMP-2일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질 용액의 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15 mg/ml일 수 있고, 바람직하게 0.08 내지 0.12 mg/ml일 수 있다. 상기 농도 범위를 만족함으로써 골 형성 단백질의 골 형성이 활성화될 수 있다. 골 형성 단백질 농도가 0.05 미만일 경우 신생골 형성능이 저하될 수 있고, 0.15 초과일 경우 부작용이 초래될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질 용액의 산도는 예를 들어, pH 4.6 내지 5일 수 있다. 상기 산도 범위를 만족함으로써 골 형성 단백질의 골 형성이 활성화될 수 있고, 골 형성 단백질 용액의 산도가 pH 4.6 미만일 경우 신생골 형성능이 저하될 수 있고, 5 초과일 경우 신생골 형성능 발현이 저하될 수 있다. 예를 들어, 산도는 phosphate buffer saline을 이용해 조절될 수 있는데, 산도를 phosphate buffer saline 조절할 경우 신생골 형성능 효과가 있을 수 있다.

다음으로, 이식재 파우더를 상기 골 형성 단백질 용액으로 침지하여 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시킨다. 미리 마련된 이식재 파우더에 상기 골 형성 단백질 용액을 흘려주거나 상기 골 형성 단백질 용액에 상기 이식재 파우더를 낙하시킴으로써 이식재 파우더를 상기 골 형성 단백질 용액으로 침지하여 이식재 파우더에 골 형성 단백질을 흡착시킬 수 있다.

이식재 파우더는 자가골, 동종골, 이종골일 수 있다. 예를 들어, 이식재 파우더는 스냅 튜브에 주입하는 방법으로 마련할 수 있다.

이식재 파우더의 평균입경(D50)은 200 내지 5,000㎛일 수 있고, 바람직하게는 250 내지 1,000㎛일 수 있다. 파우더의 평균입경이 200㎛미만일 경우 이식재가 빨리 흡수되어 골형성에 필요한 골전도가 부족할 수 있고, 5,000㎛초과일 경우 환자에게 적용 시 정밀한 가공이 어려울 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이식재 파우더에 상기 골 형성 단백질을 흡착시키는 단계는 냉장원심분리기를 사용하여 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다.

경우에 따라, 골 형성 단백질은 용액 내에서 부유될 수 있는데, 원심분리기를 사용하여 회전시키며 흡착시킬 경우, 골 형성 단백질이 용액 내에서 부유되는 것을 방지할 수 있어 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내에 골 형성 단백질이 잘 흡착될 수 있다. 빠르게 회전시키면서 흡착시켜야 골 형성 단백질이 이식재 파우더로부터 떨어져 나와 다시 부유되지 않을 수 있다. 느리면 골 형성 단백질이 부유될 수 있어 흡착이 잘 안 될 수 있다. 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내에 골 형성 단백질이 빠르게 흡착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉장원심분리기의 회전속도는 4000rpm 이상일 수 있다. 원심분리기를 사용하여 흡착시킬 경우, 회전속도가 높을수록 흡착이 잘 될 수 있는데, 예를 들어, 원심분리기의 회전속도는 4000rpm 이상일 수 있고, 전술한 범위를 만족할 경우 골 형성 단백질이 용액 내에서 부유되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉장원심분리기를 사용하여 흡착시키는 단계는 5℃ 이하의 냉장온도로 수행될 수 있다. 냉장원심분리기를 사용하여 흡착시키는 단계를 5℃ 이하의 냉장온도로 수행함으로써, 회전에 따른 용액의 온도 상승을 방지하여 열에 약한 골 형성 단백질 변형을 방지하면서 회전을 통한 골 형성 단백질의 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내 흡착 효과를 극대화할 수 있다. 상기 냉장은 용액이 얼지 않는 온도일 수 있고, 예를 들어, 5℃ 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 ℃일 수 있다.

다음으로, 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 겔을 형성시킨다. 이로써 점성을 가지는 겔을 형성시킬 수 있는데, 형성된 겔은 이식재 파우더의 부착성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 교반은 믹서로 수행될 수 있다. 이식재 파우더를 파우더 형태의 hydroxypropyl methylcellulose과 교반을 함으로써 품질이 균질한 결과물을 수득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.8 일 수 있다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비가 0.2 미만일 경우 겔 형성이 어렵고, 0.8 초과일 경우 이식재 파우더의 부피보다 겔의 부피가 커져 효과적인 골 이식재 조성물을 형성하기 어려울 수 있다. 발명의 효과 측면에서 바람직하게 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.6 내지 1: 0.7일 수 있다.

다음으로, 혼합 및 교반된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더 혼합물을 진공동결건조하여 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킨다. 혼합 및 교반된 상기 이식재 파우더 및 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 혼합물을 진공 상태에서 낮은 온도로 동결시키면서 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수도 있다.

진공동결건조 처리함으로써 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성할 수 있다. 이식재 파우더에 겔이 흡수됨으로써 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성할 수 있고, 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태의 형성은 진공 처리가 주된 기여를 하는 것으로 판단된다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 포장 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 제조된 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 실린지에 삽입될 수 있는 크기의 스냅 튜브에 실장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 실린지에 삽입될 수 있는 크기의 스냅 튜브에 실장하는 단계를 더 포함함으로써, 실린지에 삽입될 수 있는 크기를 가짐으로써 별도의 공정 없이 실린지에 바로 삽입될 수 있어 골 이식재 조성물을 제조하는 과정에서 작업 용이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 스냅 튜브에 실장된 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 실린지에 넣고 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 골 이식재 조성물을 실린지에 구비함으로써 사용편의성을 확보할 수 있고, 아울러, 사용 도중 발생할 수 있는 오염의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 멸균 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 Ethylene Oxide Gas를 통해 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 멸균 처리 할 수 있다. 예를 들어, Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l일 수 있다.

Ethylene Oxide Gas 농도는 450mg/l 미만일 때는 살균이 부족할 수 있고, 1200mg/l 초과일 때는 골 형성 단백질의 변형이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 감마선 조사를 통해 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 멸균 처리할 수 있다. 예를 들어, 감마선의 조사량은 10 내지 25kGy일 수 있다. 상기 감마선 조사량 10kGy 미만일 때는 살균이 부족할 수 있고, 25 kGy 초과일 때는 골 형성 단백질의 변형이 발생할 수 있다.

이와 같은 골 이식재의 제조방법에 따라 제조된 골 이식재는, 골 이식재의 인체로의 적용, 예를 들어, 치아로의 적용을 위하여 일정 조건의 일정 용해율을 갖는다. 이러한 용해율은 골 이식재에 포함되는 HPMC 등의 함유량으로 결정될 수 있다.

치아에 골 이식재를 적용하는 경우를 예를 들면, 시술자가 치아 결손부에 골 이식재를 적용할 때, 골 이식재에 포함된 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)가 일정 시간 내 일정 용해율 이상을 가져야 부착성을 가지며 치아에 적용시킬 수 있고 치아의 결손형상에 맞도록 시술할 수 있다. 시술시 골 이식재를 치아 결손부에 적용하였을 때 주위로 흘러버리거나 이탈되는 현상이 발생하면 안되고, 골 이식재 내에서 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)가 용해되지 않아 골 이식재가 골 결손부에 접착되지 못하여 시술이 불가능한 현상도 발생하여서는 안된다. 따라서, 골 이식재는 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 임계적인 용해조건이 필요하고, HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 용해 조건에 따라 그 기능의 차이가 발생할 수 있다.

골 이식재를 시술함에 있어서 첨가제인 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)는 48시간 이내에 용해율 50% 이상이 진행되어야 골 이식재로서 유효한 기능을 할 수가 있다. 48시간 이내에 용해율이 50% 이상 용해되지 못하는 경우, 용해되지 않은 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)가 서로 경화되는 현상이 발생하고, 그 경화율이 높아질수록 골 이식재 내로 혈액이 유입될 수 있는 공간이 감소하여 골 이식재로서의 기능을 발휘하기가 어렵다.

한편, 48시간 이내에 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 용해율 89% 이상(잔류량 11% 미만)이 진행되면, 골 이식재 내에 HPMC의 함량이 적어 골 이식재가 형상을 유지하지 못할 뿐만 아니라 뭉쳐지지 못하여 사실상 시술이 불가능해진다. 나아가, 시술했다고 하더라도 시술자의 침샘활동, 취식에 의한 저작운동, 호흡, 대화 등의 신체활동에 의하여 골 이식재의 부착성이 감소되고, 결손형상에 맞도록 시술된 형상물이 이탈되는 등의 부작용이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물에 있어서, 다공성 골 이식재 1 중량부 대비 Hydroxypropyl methylcellulose의 함량은, 형상유지성의 확보를 위해, 0.3 내지 3 중량부를 형성할 수 있고, 더 바람직하게는 0.4 내지 2 중량부를 형성할 수 있으며, 이 경우 형상유지상은 더욱 강화된다. 후술할 실험예로부터 알 수 있듯이, 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 증가할수록 단축 변화율은 증가하며, 최대 파괴힘은 증가하다가 감소하는 경향을 보임을 확인하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 증가 및 감소는 급격하게 이루어짐을 알 수 있으며, 이를 통해 형상유지성을 갖는 골 이식재 조성물을 마련하기 위해서는, hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 이상 3중량부 이하가 되는 것으로 구현 가능함을 확인하였다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 미만일 경우 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 비중이 너무 작아 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 첨가 효능이 미미하여 낮은 압력(힘)에도 쉽게 눌러지고 파괴되어 골 이식재로서의 형상유지성에 적절하지 않고, 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 다공성 골 이식재 1중량부 대비 3중량부를 초과할 경우 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 비중이 너무 높아 오히려 작은 힘에도 쉽게 눌러지고 단축변화율도 커지게 되는 것으로 골 이식재로서 형상유지성에 적절하지 않다.

발명의 다른 실시형태의 골 이식재 조성물 키트는 전술한 골 이식재 조성물 및 이를 실장하는 실린지를 포함한다. 골 이식재 조성물을 바로 포함하는 실린지를 제공함으로써, 사용편의성을 확보할 수 있고, 아울러, 사용 도중 발생할 수 있는 오염의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 점성을 가지는 겔을 형성시켜 골 이식재 조성물에 형상유지성을 부여하는 단계; 및

도 4는 Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비에 대한 「골 이식재 조성물 구(sphere) 최대 파괴힘(N)/ 골 이식재 조성물 구(sphere) 단축변화율」을 나타낸 도면으로, 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 위한 Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질 용액의 골 형성 단백질 농도는 0.05 내지 0.15 mg/ml일 수 있고, 바람직하게 0.08 내지 0.12 mg/ml일 수 있다. 상기 농도 범위를 만족함으로써 골 형성 단백질의 골 형성이 활성화될 수 있고, 골 형성 단백질 농도가 0.05 미만일 경우 신생골 형성능이 저하될 수 있고, 0.15 초과일 경우 부작용이 초래될 수 있다.

경우에 따라, 골 형성 단백질은 용액 내에서 부유될 수 있는데, 원심분리기를 사용하여 빠르게 회전시킬 경우 흡착시킬 경우, 골 형성 단백질이 용액 내에서 부유되는 것을 방지할 수 있어 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내에 골 형성 단백질이 잘 흡착될 수 있다. 빠르게 회전시키면서 흡착시켜야 골 형성 단백질이 이식재 파우더로부터 떨어져 나와 다시 부유되지 않을 수 있다. 느리면 골 형성 단백질이 부유될 수 있어 흡착이 잘 안 될 수 있음. 이식재 파우더의 표면 또는 기공 내에 골 형성 단백질이 빠르게 흡착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.2 내지 1 : 0.6 일 수 있다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비가 0.2 미만일 경우 겔 형성이 어렵고, 0.6 초과일 경우 이식재 파우더의 부피보다 겔의 부피가 커져 효과적인 골 이식재 조성물을 형성하기 어려울 수 있다. 발명의 효과 측면에서 바람직하게 골 형성 단백질을 흡착시킨 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 부피비는 1 : 0.25 내지 1: 0.35일 수 있다.

다음으로, 혼합 및 교반된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더 혼합물을 진공동결건조하여 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수 있다. 혼합 및 교반된 상기 이식재 파우더 및 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 혼합물을 진공 상태에서 낮은 온도로 동결시키면서 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수도 있다.

본 발명의 일 실시예의 골 이식재 조성물의 제조 방법은 스냅 튜브에 실장된 상기 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함할 수 있다. 동 구조의 일 예로서, 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 실린지에 넣고 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 골 이식재 조성물을 실린지에 구비함으로써 사용편의성을 확보할 수 있고, 아울러, 사용 도중 발생할 수 있는 오염의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 Ethylene Oxide Gas를 통해 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 포함하는 골 이식재 조성물을 멸균 처리할 수 있다. 예를 들어, Ethylene Oxide Gas 농도는 450 내지 1200mg/l일 수 있다.

이와 같은 골 이식재의 제조방법에 따라 제조될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 골 이식재는, 골 이식재의 인체로의 적용, 예를 들어, 치아 결손부로의 적용을 위하여 형상유지성을 가질 수 있다. 이러한 형상유지성은 골 이식재에 포함되는 HPMC 등의 함유량으로 결정될 수 있다.

치아에 골 이식재를 적용하는 경우를 예를 들면, 시술자가 치아 결손부에 골 이식재를 적용할 때, 골 이식재가 기 결정된 정도 이상의 소성을 가져 치아 결손부에 적용할 때 치아의 결손 형상에 맞게 변형될 수 있어야 한다. 이 뿐만 아니라, 치아 결손부에 적용하였을 때 주위로 흘러버리거나 이탈되는 현상이 발생하면 안된다. 따라서, 골 이식재는 기 결정된 소성 이상을 가져야 하며, 나아가 중력이나 골(치아) 결손부의 움직임에 견딜 수 있는 기 결정된 정도 이상의 강도를 가져야 한다.

이러한 강도 및 소성의 정도는 형상유지성으로 정의될 수 있으며, 형상유지성의 객관적인 정도의 수치화를 위해, XXXmmm 의 구형상을 갖는 시편에 XXX N의 힘을 가?g을 때, 구형상이 타원형상으로 변형되면서 수치화될 수 있는 단축의 변화율이 형상유지성으로 정의된다.

앞서 설명한 소성 및 강성을 만족시키기 위한 형상유지성은 50 이상이 되어야 한다. 50 미만인 경우, 탄성적 성질이 강하여 골 결손부에 적용하기 어렵다. 즉, 시술자가 골 결손부에 주입할 때, 골 결손부 형상에 맞추어 골 이식재가 변형되어야 하는데, 탄성적 성질이 강한 경우 복원성이 커서 이러한 변형이 어려울 수 있다. 뿐만 아니라, 형상유지성이 50 미만인 경우, 시술자가 수화 등의 시술과정에서 주위로 흘러버리는 등 실제 시술이 불가능하게 됨을 확인하였다.

따라서, 실제 시술의 용이성을 확보함과 동시에 골 이식재의 적용 가능성을 담보하기 위하여, 「최대 파괴힘(N)/ 단축변화율」이 50이상을 형성하여 형상유지성이 우수하여 골 이식재가 골 결손부 형상에 맞추어 변형되기 용이하고 시술자가 수화 등의 시술과정에서 주위로 흘러버리는 등의 문제가 없는 골 이식재 조성물을 얻을 수 있다. 이를 위하여, hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 이상 3중량부 이하가 되는 경우, 50 이상의 형상유지성을 갖는 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골 이식재 조성물에 있어서, 시술시 골 이식재의 최적화를 위한 조성물의 구성비는 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.15 내지 6 중량부, 더 바람직하게는 0.3 내지 3 중량부를 형성할 수 있다. 상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량이 골 이식재 1중량부 대비 0.3중량부 미만일 경우 골 결손부에 대한 부착성이 미흡하여 사용 시 골 결손부로부터 떨어질 가능성이 높고, 그 함량이 미미하여 골 이식재 조성물의 삼투압성에 미치는 영향이 거의 없다. 골 이식재 1중량부 대비 3중량부 초과일 경우에는 이종골의 흡습성, 젖음성 등을 방해하여 골 형성을 방해할 수 있고, hydroxypropyl methylcellulose의 경화가 발생하여 용해가 잘 이루어지지 않고 외부로 유출되면서 삼투압에 미치는 영향이 커서 골 이식재로서의 기능에 적절하지 않을 수 있다.

상기 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물은 용매에 용해하여 용해물의 형태로 사용된다. 용매로 사용되는 것은 당업계 내에서 사용할 수 있는 용매를 적절히 선택하여 사용할 수 있고, 일 예로 물을 사용한다. 용매의 조건에 따라 골 이식재 조성물의 용해율, 농도, 삼투압성, 형상유지성 등의 물성이 달라지므로 적정한 용매 조건을 설정하여 실시하는 것이 중요하다.

본 발명의 일실시예에 따른 골 이식재 용해물은, 시술시 골 이식재의 최적화, 구체적으로 타 용액과의 최적의 삼투압을 형성하기 위하여 상기 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 상기 용매(물) 0.5 내지 2 중량부를 혼합하여 제조할 수 있다. 후술할 실험예로부터 알 수 있듯이, 상기 용매의 함량이 일정 범위 내를 만족하여야 골 이식재로서 타 용액과 적절한 삼투현상을 형성할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 적절한 삼투현상을 형성시키기 위해서는, hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 용매(물) 0.5 내지 2 중량부가 혼합되어야 함을 확인할 수 있다.

상기 용매(물)의 함량이 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 0.5 중량부 미만일 경우 용매(물)의 양이 너무 적어 용해가 잘 이루어지지 않게 되고, 그에 따라 hydroxypropyl methylcellulose가 골 이식재와의 결합이 잘 이루어지지 않아 hydroxypropyl methylcellulose 기능을 잘 발휘하지 못하게 된다. 전체적으로 조성물이 뻑뻑하여 골 형성에 적합하지 않고, 타용액과의 삼투압이 강하게 형성되어 형상 유지도 어렵게 되어 골 이식재로서의 기능에 장애가 발생할 수 있다.

hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 2 중량부 초과일 경우 용매(물)의 양이 너무 많아 용해물이 적정의 점성을 갖지 못한채 흐르는 성질을 가져 형상유지성을 갖기가 어렵게 된다. 또한, 용매(물)의 함량이 많아 hydroxypropyl methylcellulose의 용해가 빠르게 진행되어 hydroxypropyl methylcellulose가 외부로 녹아 나와 그 기능을 발휘하지 못하게 될 수 있다. 또한, 마찬가지로 타용액과의 삼투 현상이 강하게 형성되어 형상 유지도 어렵게 되어 골 이식재로서의 기능에 장애가 발생할 수 있다.

따라서, hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물이 hydroxypropyl methylcellulose의 그 기능을 잘 발휘하고, 골 이식재로서의 형상유지성을 갖도록 하기 위한 용매의 조건은, hydroxypropyl methylcellulose를 포함하는 골 이식재 조성물 1 중량비 대비 상기 용매(물) 0.5 내지 2 중량부를 혼합하여 골 이식재 용해물을 제조하는 것이 바람직하다.

상기 골 형성 단백질이 흡착된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더를 혼합 및 교반하여 점성을 가지는 겔을 형성시키는 단계; 및

도 5는 본 발명의 실험예에 대한 결과 데이터로, 용매의 중량부를 달리하여 형성된 골 이식재 용해물과 식염수를 혼합한 후, 순수 식염수 대비 혼합 식염수의 시간별 삼투압 변화를 삼투비로 나타낸 도면이다.

다음으로, 혼합 및 교반된 이식재 파우더 및 hydroxypropyl methylcellulose 파우더 혼합물을 진공동결건조하여 다공성 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수 있다. 혼합 및 교반된 상기 이식재 파우더 및 상기 hydroxypropyl methylcellulose 파우더의 혼합물을 진공 상태에서 낮은 온도로 동결시키면서 건조시켜 다수의 기공을 포함하는 구조를 포함하는 스펀지 형태를 형성시킬 수 있다.

이와 같은 골 이식재의 제조방법에 따라 제조된 골 이식재는, 골 이식재의 인체로의 적용, 예를 들어, 치아로의 적용을 위하여 수화의 성질이 담보되어야 한다. 환언하면, 임계적인 삼투압성을 가져야 한다. 타용액(일예로 식염수)과의 혼합 시 일정 삼투비가 형성이 되도록 함은 일정한 농도 유지성, 그에 따른 일정한 형상유지성, 골 이식재의 기능 유지성에 중요한 요소이다. 이러한 물성은 골 이식재에 포함되는 HPMC 등의 함유량 및 용해물을 형성하기 위한 용매의 조건에 따라 결정될 수 있다.

치아에 골 이식재를 적용하는 경우를 예를 들면, 시술자가 치아 결손부에 골 이식재를 적용할 때, 파우더 등의 형태로 제공되는 골 이식재를 수화하여 골 결손부에 적용하게 된다. 이러한 수화 과정에서, 골 이식재에 포함되어 있는 HPMC가 많이 유출(수화물의 삼투압 상승)되게 되면, HPMC가 골 이식재에 포함되지 못하여, 골 이식재의 형상도 유지되지 못할 뿐만 아니라, 골 이식재가 뭉쳐지지 못해 시술도 불가능해 진다. 따라서, 골 이식재 조성물은 기 결정된 정도 내의 삼투압성을 가져야 외부의 조건에 영향을 받지 않는 상태로 형상을 유지하도록 할 수 있다. 나아가, 골 이식재를 치아 결손부에 적용하였을 때 물, 침 등의 외부적 환경이 조성되는 경우, 골 이식재 조성물이 주위로 흘러버리거나 이탈되는 현상이 발생할 수도 있고, 이에 따라, 외부물질이 결손부로 유입될 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 골 이식재는 기 결정된 정도 내의 삼투압성을 가져야 하며, 나아가 내부적 물성 뿐만 아니라 외부적 조건에 대응하는 물성도 가져야 한다.

실제, 식염수의 삼투압을 100%로 표준화 하였을 때, 식염수가 골 이식재 용해물에 투입된 후 12시간 내지 48시간 내에 104 내지 112%의 삼투압을 형성하여야 한다. 삼투압이 112%를 초과하게 되면, 수화 과정에서 HPMC의 유출이 이루어져, 골 이식재의 형상 유지 및 골 결손부와의 접착성이 현저히 떨어져 골 이식재의 적용이 불가능해진다. 나아가, 삼투압이 104% 미만이 되면, 수화가 잘 되지 않아 골 결손부로의 대응 소성변형이 어렵게 되어, 골의 재생에 악영향을 미치게 된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실험예 1

1. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 비율에 따른 잔류량 및 용해성 확인 실험

골 이식재(0.25g)에 HPMC를 표 1에 나타난 바와 같이 중량부(0.1 ~ 6)를 달리하여 첨가한다. 골 이식재와 HMPC의 혼합물을 용매(물)에 용해하고, 시간의 흐름에 따른 HPMC의 잔류량을 확인한다. 처음에 투입한 HMPC의 양을 100%로 표준화하고, 용해 후 남은 잔류량을 표준 값(100%)과 비교하여 퍼센트(%)로 나타내었다. 잔류량의 비율이 100%에 가까울수록 용해가 거의 일어나지 않은 것이고, 0%에 가까울수록 용해가 거의 일어난 것으로 해석할 수 있다. 다른 의미로 잔류량의 비율이 100%인 것은 용해율이 0%인 것이고, 잔류량의 비율이 0%인 것은 용해율이 100%인 것으로 해석될 수 있다.

상기 용매(물)의 양은 상기 혼합물이 잘 녹을 수 있는 최적의 수화량으로, 혼합물 전체 중량의 1 내지 1.5배의 중량을 할 것이고, 일 예로 1.2로 진행하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이 용해 시간이 흐를수록 잔류량이 적어지고, 용해율이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 또한, HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 양이 증가할수록 동일 시간대 잔류량이 많아지고, 용해율이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

도 2는 상기 실험예 1에 대한 결과데이터(표 1)를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비 별, 시간 별 잔류율을 나타내었다. Y축 그래프 수치가 1에 가까울수록 잔류율 100%(용해율 0%)에 가까운 것을 의미하고, 0에 가까울수록 잔류율 0%(용해율 100%)에 가까운 것을 의미한다.

골 이식재 조성물의 hydroxypropyl methylcellulose의 용해율은 그 사용용도, 사용환경, 사용목적에 따라 다른 조건을 필요로 할 수 있다. 다공성 골 이식재와 hydroxypropyl methylcellulose의 조성비는 그 목적에 따라, 용해시간과 용해율을 고려하여 실시될 수 있다.

48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 50% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 3 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있고, 다른 일 예로 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 60% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 2 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있고, 또 다른 일 예로 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 70% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 1.2 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있고, 또 다른 일 예로 48시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 80% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 0.6 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다. 골 이식재의 기능적 측면을 고려하여 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.3 중량부 이상을 혼합비로 구성함이 바람직하다.

다른 일 예로 24시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 50% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 1.0 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다. 또한, 골 이식재의 기능적 측면을 고려하여 0.3 내지 1.0 중량부의 혼합비로 구성하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다.

다른 일 예로 12시간 이내에 hydroxypropyl methylcellulose 50% 이상의 용해를 필요로 하는 조건에서는 다공성 골 이식재 1중량부 대비 hydroxypropyl methylcellulose 0.1 내지 0.6 중량부를 혼합하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다. 또한, 골 이식재의 기능적 측면을 고려하여 0.3 내지 0.6 중량부의 혼합비로 구성하여 골 이식재 조성물을 형성할 수 있다.

실험예 2

2. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 비율에 따른 체적 감소율 및 용해성 확인 실험

골 이식재(0.25g)에 HPMC를 표 2에 나타난 바와 같이 중량부(0.1 ~ 6)를 달리하여 첨가한다. 골 이식재와 HMPC의 혼합물을 용매(물)에 용해(수화)하여 시편을 마련하고, 시간의 흐름에 따른 HPMC의 잔류량을 확인한다. 구체적으로, 수화된 시편을 15ml 용량의 코니컬 튜브(conical tube)에 빈틈없이 담은 후 1차 체적을 측정한 다음, 코나컬 튜브에서 시편이 점유하지 않는 부분을 절단한다. 다음으로, 절단하고 남은 코니컬 튜브의 개방부를 메쉬(mesh)로 덮어 개방부를 통해 용해된 시편만 통과할 수 있도록 한다.

이 후, 인체의 온도(예를 들어, 37도)로 유지되는 초음파 세척기 내에 코니컬 튜브를 위치시키고, 정제수를 일정한 속도로 순환시켜 48시간 후 시편의 체적을 측정한다. 시편의 체적을 측정하기 전에 시편에 잔류하는 정제수는 제거될 수 있다.

첨가한 HMPC의 양에 따라, 인체와 유사한 환경에서 체적의 감소율을 측정하였다. 체적 감소율이 클수록 시편의 용해도가 큰 것을 의미하고, 체적 감소율이 작을수록 용해도가 작은 것으로 해석될 수 있다.

상기 용매(물)의 양은 상기 혼합물이 잘 녹을 수 있는 최적의 수화량으로, 혼합물 전체 중량의 1 내지 1.5배 또는 1.2 내지 1.5배의 중량을 할 것이고, 일 예로 1.2로 진행하였다.

상기 표 2및 3에 나타난 바와 같이 HPMC의 중량부 비율에 따라 인체 환경 48시간 후에 시편의 체적 및 중량이 변화한 것을 확인할 수 있다. 또한, HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)의 양이 증가할수록 HPMC 잔류량이 많아지고, 용해율이 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

도 3은 상기 실험예 2에 대한 결과데이터(표 2)를 반영하여, HPMC의 중량비 별 체적 감소율을 나타내었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 골 이식재 조성물의 HPMC의 중량부가 0.2일 때 체적 감소율이 40%이었다가 HPMC의 중량부가 0.3일 때 체적 감소율이 16.54%로 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 골 이식재 조성물의 HPMC의 중량부가 3일 때 체적 감소율이 6.46%이었다가 HPMC의 중량부가 4일 때 체적 감소율이 오히려 마이너스의 값을 가지는 것을 확인할 수 있다

이는, 골 이식재 1 중량부 대비의 HPMC의 중량부가 0.3미만인 경우, 인체 환경에서 HPMC가 지나치게 빨리 용해되어 유출되어 버림으로써, 시편의 체적이 유지되지 못하며, HPMC가 골형성을 촉진하거나 도와주지 못하게 되는 것을 의미한다. 반면, 골 이식재 1 중량부 대비의 HPMC의 중량부가 3초과인 경우, HPMC의 부피가 골 이식재의 부피보다 크게 되어, HPMC가 골 이식재를 둘러싸는 형상으로 형성되어 외부의 수분을 HPMC가 흡수하면서 체적이 커지는 현상이 발생하게 된다. 이러한 점은 상기 표 3에서 알 수 있듯이, 골 이식재 1 중량부 대비의 HPMC의 중량부가 3초과인 경우, 외부로부터 수분이 흡수되어, 실험 후 시편의 중량이 오히려 커진 것으로부터 확인할 수 있다.

따라서, 골 이식재의 기능적 측면을 달성하기 위해, 다공성 골 이식재 1중량부 대비 HPMC 0.3 중량부 이상 3 중량부 이하를 혼합할 수 있다.

실험예 3

3. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 비율에 따른 형상유지성 실험

골 이식재(0.25g)에 HPMC를 표 4에 나타난 바와 같이 중량부(0.1 ~ 6)를 달리하여 혼합한 후 용매(DBS)에 용해하여 점성을 형성한 뒤, 구(sphere)의 형상을 갖도록 제작하였다. 초기 구(sphere)의 크기는 표 4에서 장축, 단축의 길이로 나타내었다. 압축기(push-pull gage)를 이용하여 상기 구 형상에 누르는 힘의 압력을 가하였고, 구(sphere)가 파괴되기 직전의 최대 파괴힘(N), 즉 최대 피크치에서의 단축 길이를 측정하였다. 초기 단축길이와 최대 파괴힘에서의 단축길이를 비교하여 단축변화율을 표 4에 나타내었다.

실험예 4

4. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 비율에 따른 강도성 실험

상기 실험예 3에서의 구(sphere)가 파괴되기 직전의 최대 파괴힘(N), 즉 최대 피크치을 측정하여 표 4에 나타내었다. 최대 파괴힘이 클수록 강도가 크다는 것으로 해석할 수 있다.

실험예 5

5. 단축변화율에 대한 최대 파괴힘(N)을 이용한 형상유지성 확인

형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 형성하기 위하여는 최적의 강도와 비복원성을 필요로 한다. 하기 표 5에는 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 비율에 따른 단축변화율에 대한 최대 파괴힘을 나타내었다. 도 4에서는 표 5의 수치를 반영하여, Hydroxypropyl methylcellulose의 중량비에 대한 「골 이식재 조성물 구(sphere) 최대 파괴힘(N)/ 골 이식재 조성물 구(sphere) 단축변화율」을 나타내었다.

HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 중량부 0.1 내지 0.2는 단축변화율이 높고, 최대 파괴힘(N)이 낮아 「최대 파괴힘(N)/ 단축변화율」의 수치가 낮게 형성되어 형상유지성이 우수하지 않다. 이는, 약간의 힘에도 형상이 쉽게 변해버리는 것을 의미하며, 골 이식재의 시술 과정에서 매우 불리하게 작용하게 된다. 이는, 골 이식재의 강성을 증가시킬 수 있는 HPMC가 적어서 나타나는 현상으로 이해된다.

또한, HPMC(hydroxypropyl methylcellulose) 중량부 4 이상 포함된 골 이식재의 경우, 단축변화율이 높고, 최대 파괴힘(N)이 낮아 「최대 파괴힘(N)/ 단축변화율」의 수치가 낮게 형성되어 형상유지성이 우수하지 않다. 즉, 골 이식재에 HPMC가 중량부 4 이상, 즉 과도하게 함유되는 경우, HPMC가 골 이식재의 강성을 높이지 못하고 오히려 형상유지성을 떨어뜨리게 됨을 알 수 있다.

HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 골 이식재 1중량부 대비 0.3 중량부 내지 3 중량부를 포함하도록 실시하면 「최대 파괴힘(N)/ 단축변화율」이 50이상을 형성하여 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 얻을 수 있다. 또 다른 예로 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 골 이식재 1중량부 대비 0.4 중량부 내지 2 중량부를 포함하도록 실시하면 「최대 파괴힘(N)/ 단축변화율」이 60이상을 형성하여 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 얻을 수 있다. 또 다른 예로 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 골 이식재 1중량부 대비 0.6 중량부 내지 1.5 중량부를 포함하도록 실시하면 「최대 파괴힘(N)/ 단축변화율」이 70이상을 형성하여 형상유지성이 우수한 골 이식재 조성물을 얻을 수 있다.

실험예 6

6. 식염수의 삼투압 측정

삼투압은 삼투 현상이 일어날 때에 반투성의 막이 받는 압력을 의미하고, 용액의 농도 차이에 비례하여 형성된다. Control 실험으로 식염수의 삼투압을 측정하였고, 하기 표 6에 나타난 바와 같이 시간의 경과에 따라 삼투압의 변화 여부도 측정하였다. 삼투압은 용액을 유입하고, 유출구와 연결되는 압력 센서를 통해 그 수치를 측정할 수 있다. 본 실험에 의하여 측정된 식염수의 삼투압 수치는 286이고, 이를 100%로 표준화하였다.

실험예 7

7. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 수화물의 제조

골 이식재(0.5g) 1중량부, HPMC 0.6중량부에 물을 투입하여 HPMC를 포함하는 골 이식재 수화물을 제조한다. 상기 투입되는 물의 양은, 골 이식재 및 HPMC 혼합물 1중량부에 대하여 0.4 내지 6 중량부의 물을 투입한다.

실험예 8

8. HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재 수화물에 투입된 식염수의 삼투압 측정

상기 7에 의해 제조된 골 이식재 수화물을 15ml 커니칼 튜브에 넣고, 5ml의 식염수를 투입하였다. 하기 표 6의 시간 경과마다 식염수 0.5ml를 채취하여 삼투압을 측정하였다. 위 6의 control 실험값과의 상대적인 수치로 “%”로 나타내었다.

상기 표 6에서 보는 바와 같이 control실험은 표준 값인 100%로 설정된다. 이는 순수 식염수의 시간별 삼투압을 측정하고 이를 표준화한 값이다.

상기 표 6에서 보는 바와 같이 동일 중량부에서 시간이 흐를수록 삼투압이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 시간이 흐를수록 식염수와 HPMC를 용해한 골 이식재 수화물과의 접촉시간, 접촉되는 양이 증가하여 삼투압이 증가하는 것이다.

상기 표 6에서 보는 바와 같이 동일 시간에서 물의 중량부가 클수록 삼투압이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 물의 양이 많을수록 HPMC를 용해한 골 이식재 수화물의 HPMC가 더 빠르게 녹아 삼투압이 증가하는 것이다.

도 5에 나타난 바와 같이 상기 물의 중량부가 0.4 이하인 경우 단 시간내에 삼투압이 크게 증가하여 삼투비가 크게 변화하는 것을 확인할 수 있고, 상기 물의 중량부가 3 이상인 경우도 단 시간 내에 삼투압이 크게 증가하여 삼투비가 크게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 삼투압이 단 시간에 크게 증가함은 HPMC가 골 이식재와 융합이 되지 않고, 외부로 나와 농도가 높아짐에 따라 삼투압이 높아진 경우로 그만큼 형상유지성이 떨어진다는 것을 의미한다. 따라서, 최적의 형상유지성을 위하여 물의 중량부는 HPMC를 포함하는 골 이식재 조성물의 중량부 대비 0.5 내지 2 중량부로 설정함이 적절하다.

상기 물의 중량부를 골 이식재 조성물의 중량부 대비 0.5 내지 2 중량부를 실시하면, 12시간 내지 48시간 이내에 식염수의 삼투압이 104 내지 112% 이하의 삼투압을 형성할 수 있다. 12시간 이내에 형성되는 삼투압 수치는 골 이식재의 기능적 유지도에 관한 성능을 파악하기에는 부족하고, 이를 그대로 적용시키기에는 골 이식재로서의 기능성, 안정성에 대한 입증이 다소 떨어진다. 따라서 12시간 내지 48시간 이내에 형성되는 삼투압을 확인하여 골 이식재로서의 기능성, 삼투압성, 형상유지성 등을 판단할 수 있다. 48시간 이내에 삼투압이 식염수 삼투압 대비 115%를 초과하게 되면, 이는 HPMC를 포함하는 골 이식재 조성물의 수화가 잘 일어나지 않은 것으로, 첨가제로서의 기능을 다하지 못하여 골 이식재 조성물로의 활용이 어렵게 되고, 100%에 가까우면 이는 식염수와 다를 바가 없어 HPMC(hydroxypropyl methylcellulose)를 포함하는 골 이식재가 그 물성, 기능을 갖는다고 보기 어렵다. 따라서, 투입 후 12시간 내지 48시간 이내에 식염수의 삼투압이 control 대비 104 내지 112% 이하의 삼투압을 형성하는 골 이식재 조성물을 형성함이 바람직하다.

Claims

다공성 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하고,
상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량은 상기 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.15 내지 6중량부인, 골 이식재 조성물.
다공성 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하고,
상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량은 상기 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.2 내지 5중량부인, 골 이식재 조성물.
다공성 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하고,
상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량은 상기 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.25 내지 4중량부인, 골 이식재 조성물.
다공성 골 이식재 및 hydroxypropyl methylcellulose를 포함하고,
상기 hydroxypropyl methylcellulose의 함량은 상기 다공성 골 이식재 1중량부 대비 0.3 내지 3중량부인, 골 이식재 조성물.