성장인자가 포함된 흡수성 치조골 재생막 및 이의 제조방법

성장인자가 포함된 흡수성 치조골 재생막 및 이의 제조방법{RESORBABLE PERIODONTAL BONE REGENERATION MEMBRANE BY APPLICATION A GROWTH FACTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THEROF}

본 발명은 성장인자가 포함된 흡수성 치조골 재생막 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생분해성 고분자에 성장인자를 함침시켜 흡수성 치조골 재생막을 제조함으로써 부족한 치조골이 정상 수준으로 회복되는 기간 동안 치은 조직이 얇아짐으로 인해 발생하는 치조골 재생막의 노출 현상 및 2차 제거수술을 방지하며, 골 재생 및 주변조직, 치은 조직의 재생을 촉진하는 흡수성 치조골 재생막에 대한 것이다.

치과에서 임플란트의 시술 시 성공적인 골 유착과 초기 안정을 위한 전제 조건으로 임플란트 식립체 주위에 적당량의 골이 요구된다. 임플란트 식립 전 골량-골부피의 부족이 예상되거나, 임플란트 식립 시 정상적인 보철물 제작을 위한 식립체의 위치 설정에 따른 식립체가 노출될 가능성이 높은 경우, 또는 임플란트 식립 후에 다양한 이유로 식립체의 일부가 골 밖으로 노출되었을 경우 등에 골유도 재생술(GBR, Guided Bone Regeneration)이 이용된다.

상기 골유도 재생술에서 많은 경우에 흡수성, 비흡수성 치조골 재생막과 다양한 골재료(자가골, 동종골, 이종골, 합성골)가 이용된다.

치조골 재생막은 재생이 빠른 치은 상피가 손상부로 먼저 자라면서 들어가지 못하게 막아주고, 적당한 공간유지 능력이 있어 결합 조직의 분화와 골재생에 도움을 주는 것으로 알려져 있으며, 치조골 재생막은 물리적 성질에 따라 크게 비흡수성 치조골 재생막과 흡수성 치조골 재생막으로 나뉘게 된다.

비흡수성 치조골 재생막 e-PTFE (Expanded-polyetrafluoroehtylene)과 티타늄메쉬 (Titanium mesh)가 있는데, e-PTFE는 오랫동안 연구되고 사용되어 왔던 치조골 재생막의 안정성과 그 효과는 이미 증명되어 있으므로 골유도 재생술에 사용되는 재생막의 기준으로 생각되고 있다. 그러나 이차수술을 통해 치조골 재생막을 제거해야 하고, 치조골 재상막이 노출되는 경향이 많으며, 일단 노출되는 치태의 침착이 많아 감염의 가능성이 매우 높은 단점이 있다.

티타늄메쉬는 티타늄을 얇은 판의 형태로 제작하여 구멍을 천공하여 가공한 치조골 재상막으로서 골이식재를 고정하고 지지하는 공간 유지능은 탁월하나, 골형성 완료 시점에서 치조골 재생막 제거를 위한 이차수술이 필요하다는 번거로움과 천공으로 연조직 세포의 침투가 불가피하여 제거 편의성 및 효과적인 골형성을 기대하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 생분해성 고분자를 이용하여 흡수성 치조골 재생막을 제조하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 생분해성 고분자를 사용하여 흡수성 치조골 재생막을 이용하면 치조골 재상막을 제거하기 위한 이차수술이 필요 없고 비흡수성 재료로 제조된 치조골 재생막과 비교하여 조직을 재생하는데에 큰 차이가 없는 것으로 예상된다.

등록특허 제0464930호 (2005.01.05)에서는 키토산 부직포 사이에 미세공이 형성된 다공성 생분해성 고분자막이 샌드위치된 조직재생 유도용 차폐막 및 그의 제조방법이 제시되어 있다.

그러나 상기와 같이 고분자로만 이루어진 차폐막을 흡수성 치조골 재생막으로 사용하기에는 골조직을 재생시키는데 효과적이 못한 단점이 있다. 또한 생분해성 재료를 이용하여 제조된 흡수성 치조골 재생막을 임상에 적용하는 경우에도 충분한 강도를 가지지 못하여 일정 형태를 유지하지 못하고, 조직이 자랄 수 있는 공간을 확보하지 못하여 재료에 의한 2차적인 염증을 발생시키는 또 다른 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에서 제시하는 성장인자가 포함된 치조골 재생막은, 골 재생기간 동안 흡수성 치조골 재생막에 의해 주변 조직과 치은 조직이 얇아지는 것을 방지하여 치조골 재생막이 노출되는 현상을 막고, 골형성이 완료되는 시점까지 공간유지능력이 탁월하며, 체내 이물반응 없이 완전히 분해/흡수되는 흡수성 치조골 재생막을 제공한다.

또한, 본 발명의 치조골 재생막에 포함된 성장인자는 골 재생 및 주변 조직, 치은 조직의 재생 및 유지기능을 향상시켜 골 재생기간을 단축시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 형태는, 생분해성 고분자를 가열하여 연화시키는 용융단계, 상기 용융단계에서 용융된 생분해성 고분자를 사출성형하여 밴딩구조의 생분해성 고분자를 제조하는 사출 성형단계, 상기 밴딩구조의 생분해성 고분자의 표면을 친수화 및 멸균하는 플라즈마 처리단계, 상기 플라즈마 처리단계에서 플라즈마처리된 생분해성 고분자를 성장인자가 포함된 용액에 담지시키는 성장인자 함침단계, 상기 성장인자 함침단계에서 성장인자가 함침된 생분해성 고분자를 영하의 온도로 냉각시켜 건조하는 동결건조단계 및 상기 동결건조단계에서 동결건조된 생분해성 고분자를 밀폐포장하는 포장단계를 포함하는 성장인자가 포함된 흡수성 치조골 재생막의 제조방법이다.

상기 용융단계는 160 ~ 230 ℃의 온도에서 생분해성 고분자를 용융시키는 것으로, 상기 생분해성 고분자는 PGA(Polyglycolic acid), PLA(Polylactic acid), PLGA(poly-lactic-co-glycolic acid), PCL(Polycaprolactone), PHB(Polyhydroxybutyrate), PHV(Polyhydroxyvalerate), PDO(Polydioxanone), PTMC(Polytrimethylenecarbonate), 히알루론산(Hyaluronic acid), 콜라겐(Collagen), 키토산(Chitosan), 덱스트란(Dextran) 및 알지네이트(Alginate)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이다.

상기 밴딩구조의 생분해성 고분자는 0.1 ~ 0.35 mm의 두께이다.

상기 플라즈마 처리단계는, 밴딩구조의 생분해성 고분자를 불활성가스 하에서 20 ~ 50 ℃온도로, 1 ~ 4 분간 플라즈마 처리하는 것으로, 밴딩구조의 생분해서 고분자를 4 ~ 6 lpm 유량의 아르곤 가스 하에서 RF-power 20 ~ 70 W로 처리한다.

상기 성장인자는 뼈형성단백질(BMP), 상피세포성장인자(EGF), 섬유아세포 성장인자(FGF), 전환성장인자(TGF-beta), 혈소판유래증식인자(PDGF), 혈관내피세포증식인자(VEGE), 인슐린 유사 성장인자(IGF-1), 티오레독신(TRX), 줄기세포인자(SCF), 간세포 증식인자(HGF), 인간 성장 호르몬(Human Growth Hormone) 및 엔지오제닌(Angiogenin)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택된다.

상기 성장인자 함침단계는, 플라즈마처리된 생분해성 고분자를 1 ~ 2 mg/ml의 농도의 성장인자가 포함된 용액에 4 ~ 10 ℃에서 4 ~ 8시간 담지시키고, 상기 동결건조단계는, 성장인자가 함침된 생분해성 고분자를 -30 ~ -50 ℃에서 12 ~ 36 시간동안 건조시킨다.

본 발명의 또 다른 실시 형태는 상기 언급된 제조방법으로 제조된된 성장인자가 포함된 흡수성 치조골 재생막이다.

본 발명의 치조골 재생막은 생분해성 고분자에 성장인자를 함침시켜 제조함으로써 생분해성 고분자가 충분히 체내에서 골형성이 완료되는 시점까지 지속되므로, 높은 공간유지능이 기대되고, 골형성이 완료되는 시점에서 완전히 분해됨으로 인하여 이차수술을 통하여 제거할 필요가 없는 장점이 있다.

또한, 생분해성 고분자에 함침된 성장인자로 인하여 골 재생 및 주변 조직, 치은 조직의 재생 및 유지기능을 향상시킴으로써 골 재생기간이 단축될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중층 성장인자가 포함된 치조골 재생막의 단면을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 삼중층 성장인자가 포함된 치조골 재생막의 단면을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성장인자가 포함된 치조골 재생막의 밴딩구조를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성장인자가 포함된 치조골 재생막의 밴딩구조를 도시한 모식도이다.
도 5는 기존의 흡수성 치조골 재생막과 본 발명의 흡수성 치조골 재생막의 분해능을 비교한 그래프이다.
도 6은 기존의 흡수성 치조골 재생막과 본 발명의 실시예 1에 따른 흡수성 치조골 재생막의 공간유지능을 비교한 그래프이다.
도 7은 플라즈마의 RF-power에 따른 생분해성 고분자의 분자량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 비교예 1 내지 4 및 실시예 1, 2의 성장인자 함침량을 비교한 그래프이다.
도 9는 Ti-mesh와 비교예1, 2 및 실시예 1의 치은 조직 두께의 변화를 비교한 그래프이다.
도 10은 Ti-mesh와 비교예1,2 및 실시예 1의 신생골 형성율을 측정한 그래프이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 성장인자를 포함한 치조골 재생막 및 이의 제조방법에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 생분해성 고분자를 가열하여 연화시키는 용융단계, 상기 용융단계에서 용융된 생분해성 고분자를 사출성형하여 밴딩구조의 생분해성 고분자를 제조하는 사출 성형단계, 상기 밴딩구조의 생분해성 고분자의 표면을 친수화 및 멸균하는 플라즈마 처리단계, 상기 플라즈마 처리단계에서 플라즈마처리된 생분해성 고분자를 성장인자가 포함된 용액에 담지시키는 성장인자 함침단계, 상기 성장인자 함침단계에서 성장인자가 함침된 생분해성 고분자를 영하의 온도에서 냉각시켜 건조하는 동결건조단계 및 상기 동결건조단계에서 동결건조된 생분해성 고분자를 밀폐포장하는 포장단계를 포함하는 성장인자가 포함된 흡수성 치조골 재생막의 제조방법이다.

생분해성 고분자를 가열하여 연화시키는 용융단계는 상기 생분해성 고분자를 유동액상태로 만들기 위하여 180 ~ 230 ℃의 온도에서 가열한다. 온도가 180 ℃미만으로 가열하게 되면 고분자가 용융되지 않아 유동액상태가 되지 않고, 230 ℃를 초과하게 되면 생분해성 고분자의 분해 또는 변성을 초래한다.

생분해성 고분자는 α-hydroxy acid를 단위로 하는 1성분계 폴리에테르, 그 중에서도 glycolic acid(GA) 및 lactic acid(LA)를 구성 단위로 하는 생분해성 고분자를 포함한다.

생분해성 고분자는 PGA(Polyglycolic acid), PLA(Polylactic acid), PLGA(poly-lactic-co-glycolic acid), PCL(Polycaprolactone), PHB(Polyhydroxybutyrate), PHV(Polyhydroxyvalerate), PDO(Polydioxanone), PTMC(Polytrimethylenecarbonate), 히알루론산(Hyaluronic acid), 콜라겐(Collagen), 키토산(Chitosan), 덱스트란(Dextran) 및 알지네이트(Alginate)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것으로 바람직하게는 는 4 ~ 6 개월 동안 체내에서 분해되지 않고 유지기간을 만족하는 PLGA(poly-lactic-co-glycolic acid)이다.

상기 생분해성 고분자는 중량 평균 분자량이 50,000 ~ 1,000,000이고, 밀도는 0.8 ~ 7.0 dL/g가 바람직한데, 이는 분자량에 따라 가수분해도 등과 같은 고분자 재질의 물성이 변화하기 때문이다. 본 발명에서 사용된 생분해성 고분자의 경우, 분자량이 적어도 50,000 이상이 되어야 적절한 분해 기간(약 6개월)을 가질 수 있으며, 분자량이 1,000,000 이상인 경우에는 상기 적절한 분해 기간을 초과하는 긴 분해 시간을 갖게 되므로, 바람직하지 않다.

용융된 생분해성 고분자를 사출성형하여 3차원 밴딩구조의 생분해성 고분자를 제조하는 사출 성형단계는 1500 ~ 2500 bar에서 160 ~ 230 ℃온도로 성형시키는 것이 바람직하다. 사출된 밴딩구조의 생분해성 고분자는 상온(10 ~ 30 ℃)에서 5 ~ 15초간 냉각시킨다. 상기 사출된 밴딩구조의 생분해성 고분자는 도 3와 도 4에 도시된 바와 같이 그 형상은 골 결손 형태를 미리 분류하에 이에 맞게 트리밍되어 있는 형상이고, 종래의 티타늄 메쉬 상품(Osteo-mesh, Osteogenics.co)와 동등한 강도를 가지기 위해서는 0.1 ~ 0.35 mm의 두께가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.35 mm 이다.

사출된 밴딩구조의 생분해성 고분자의 두께가 0.1 mm 미만이면 강도가 낮아 공간유지능이 떨어져 시술 후 충분한 공간을 확보 및 유지하기가 어렵고, 0.35 mm를 초과하면 생체 내에서 분해하는데 오랜 기간이 걸리고, 두께가 두꺼워 시술시 편의성이 떨어진다.

플라즈마 처리는 고분자 표면에 플라즈마를 가하여 그 표면의 화학적 성질을 변화시키는 공지의 방법을 말하며, 고분자 지지체의 친수화 및 표면처리를 하는데 가장 일반적인 방법으로, 본 발명에서는 밴딩구조의 생분해성 고분자의 표면을 친수화 및 멸균하기 위하여 밴딩구조의 생분해성 고분자를 불활성가스 하에서 20 ~ 50 ℃온도로, 1 ~ 4 분간 플라즈마 처리하는 것으로, 바람직하게는 4 ~ 6 lpm 유량의 아르곤 가스 하에서 RF-power(플라즈마 방전세기) 20 ~ 70 W로 플라즈마 처리한다. 이러한 플라즈마 처리 조건을 사용할 경우에는, 상기 플라즈마 처리된 생분해성 고분자는 표면으로부터 0.33 ~ 1 nm의 두께로 친수성 표면으로 개질된다.

상기 아르곤 가스의 경우, 본 발명의 흡수성 치조골 재생막이 공기 중의 수분에 노출되는 것을 방지하는 효과를 갖게 되는데, 아르곤 가스의 유량이 4 lpm 이하일 경우 공기의 유입이 있을 수 있기 때문에 바람직하지 않으며, 유량이 6 lpm 이상일 경우 과다한 양의 아르곤 가스로 인해 플라즈마 생성에 방해가 될 수 있어, 바람직하지 않다. 또한, 플라즈마의 방전 세기가 20 W 미만의 경우에는 0.33~1 nm 두께(깊이)까지 친수성 표면으로 표면 개질이 어려우며, 70 W를 초과할 경우에는 단시간내에 생분해성 고분자의 분자량이 감소하게 되어, 생분해성 기간이 6개월 미만으로 짧아지는 문제점 및 생분해성 고분자의 물성이 저하되는 문제가 발생할 수도 있다.

상기 밴딩구조의 생분해성 고분자의 표면 개질 두께(또는 깊이)가 0.33 nm 이하인 경우에는 성장인자의 탑재량이 감소하게 되고, 1 nm 이상인 경우에는 너무 빠른 속도로 가수분해가 발생하여, 본 발명에서 얻고자 하는 적절한 생분해 기간 보다 단축될 수 있으며, 고분자 물성이 저하되어 공간 유지능이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

고분자 표면의 플라즈마 처리시 상온에서 처리하는 것이 바람직하고, 온도가 50 ℃를 넘어설 경우에는 생분해성 고분자의 변성이 일어나기 때문에 바람직하지 않고, 생분해성 고분자 표면의 친수화와 멸균을 동시에 처리하기 위하여 아르곤 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 플라즈마 방전세기는 70 W를 초과하면 생분해성 고분자 표면 분자들의 분자량이 감소하고, 20 W 미만이면 표면 개질 효과가 떨어지게 된다. 플라즈마 처리 시간이 1분 미만일 경우 본 발명에서 의도하는 정도의 친수성을 부여하기에 부족하고, 4분 이상인 경우에는 친수층의 두께(또는 깊이)가 1 nm 보다 더 크게 되어 바람직 하지 않다. 상기 친수층의 두께를 고려할 때, 플라즈마 처리 시간은 약 1분 30초인 것이 가장 바람직하다.

더욱 바람직하게는 상기 플라즈마의 세기는 30 W로 조절할 경우에 분자량의 변화율이 가장 낮으면서도 친수 효과가 우수하게 된다. 이렇게 플라즈마 처리된 생분해성 고분자는 상온의 클린벤치에서 주변 산소와 결합하기 위하여 3 ~ 7분간 방치한다.

성장인자 함침단계는, 밴딩구조의 생분해성 고분자를 1 ~ 2 mg/ml의 농도로 성장인자가 포함된 상피세포 성장인자용액에 4 ~ 10 ℃에서 4 ~ 8시간 담지시켜 상기 밴딩구조의 생분해성 고분자에 성장인자를 함침시킨다.

성장인자는 단백질 구조이므로 25 ℃ 이상에서 장시간 방치 되었을 시 변성이 있을 수 있어 4 ~ 10 ℃에서 4 ~ 8시간 담지시키는 것이 바람직하다.

성장인자는 뼈형성단백질(BMP), 상피세포성장인자(EGF), 섬유아세포 성장인자(FGF), 전환성장인자(TGF-beta), 혈소판유래증식인자(PDGF), 혈관내피세포증식인자(VEGE), 인슐린 유사 성장인자(IGF-1), 티오레독신(TRX), 줄기세포인자(SCF), 간세포 증식인자(HGF), 인간 성장 호르몬(Human Growth Hormone) 및 엔지오제닌(Angiogenin)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것이다.

동결건조단계는, 성장인자가 함침된 생분해성 고분자를 -30 ~ -50 ℃에서 12 ~ 36 시간동안 건조시키는 것으로, 동결건조단계를 통하여 수분 제거뿐만 아니라, 상기 성장인자가 상기 생분해성 고분자에 효과적으로 부착되어 함침될 수 있으며, 동결건조로 인하여 성장인자가 골 재생에 유효한 효과를 나타낼 수 있는 적어도 1mg/mm ² 이상의 성장인자가 치조골 재생막에 함침될 수 있다.

상기 동결건조된 밴딩구조의 생분해성 고분자를 멸균하여 밀폐포장하는 포장단계를 거쳐 흡수성 치조골 재생막을 제조한다.

상기 멸균방법은 공지된 멸균방법 중 어느 것이라도 적용 가능하므로 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 감마멸균 또는 EO(Ethylene Oxide) 가스 멸균방법이다.

감마멸균(gamma irradiation)은 세포에 대한 면역거부 반응을 감소시키고, 바이러스의 제거 및 불활화하는 효과가 있고, 바람직하게는 5 ~ 30 kGy, 더욱 바람직하게는 25 kGy의 감마선을 쏘여 멸균하는 것이다.

도 1 및 도 2는 이러한 흡수성 치조골 재생막의 제조방법으로 제조된 흡수성 치조골 재생막의 단면을 도시한 모식도로, 생분해성 고분자 상부에 성장인자가 적층되어 있는 흡수성 치조골 재생막과 생분해성 고분자 상하부에 성장인자가 적층된 흡수성 치조골 재생막을 나타내고 있다.

도 3 및 도 4는 3차원 밴딩구조의 흡수성 치조골 재생막을 도시한 모식도로, 본 발명의 흡수성 치조골 재생막은 시술 직전에 시술자가 환자의 형상에 맞게 즉각적으로 트리밍 및 밴딩을 하는 것이 아니라, 미리 3차원으로 성형하여 트리밍 및 밴딩을 수행하여 제작되는 것으로서, 재생되어야 하는 치조골의 형상에 맞게 치조골 방향으로 입체적인 곡면형상으로 미리 포밍되어 있다. 미리 포밍된 곡면형상이 골 결손부 형상과 맞지 않으면 생분해성 고분자는 열가소성 고분자이기 때문에 열을 가하여 재성형도 가능하다.

상기 재성형은 55 ~ 70 ℃ 이상으로 가온된 멸균 증류수에 3 ~ 7 초 정도 침지시키면 본 발명의 흡수성 치조골 재생막에 포함된 생분해성 고분자는 유리전이온도에 도달하여 연성을 갖는 상태가 되어 추가적인 형태 성형이 가능하게 된다.

도 3을 살펴보면, 치조골 내에 삽입되는 임플란트용 삽입물이 관통될 수 있는 중앙홀(10)이 형성되어 있는 결합부(30)는 임플란트 삽입물과 결합이 되는 부분이다. 이러한 결합부(30)는 골 결손부위로서 이식재가 쌓여있는 부위의 상측을 덮는 것으로서 대략적으로 편평한 형태로 되어 있다.

결합측면부(31)은 상기 결합부(30)의 측면 가장자리로부터 돌출되는 것으로 이식재를 감싸도록 내측으로 절곡되어 있다. 상기 결합측면부(31)은 상기 결합부(30)의 측면 가장자리 중 일부로부터 돌출되어 형성될 수 있으며 이에 따라 밴딩이 용이하게 될 수 있다. 구체적으로 상기 결합측면부(31)은 치조골의 상부 안쪽 또는 바깥쪽을 덮도록 마련되는 것이다.

결합상측부(32)는 상기 결합부(30)의 상단에 배치되는 것으로서 이식재를 감싸도록 내측으로 절곡되어 있다. 이러한 결합상측부(32)는 재생되어야 할 치조골의 최종 형상에 맞게 열성형을 통해 3차원으로 미리 포밍되어 있다.

측면절곡부(33)은 내부에 이식재가 마련되어 있고 상기 결합부(30)로부터 하방으로 절곡되어 구부려지되, 전체적으로 완만한 곡면형상을 이루고 있게 된다. 이러한 완만한 곡면형상으로 이루어지는 이유는 밴딩라인을 자연스럽게 형성함으로써 밴딩시 일부 구간에서 국부적인 돌출이 없도록 하기 위함이다.

도 4는 골이식재가 채워진 치조골 결손부위의 상면을 감싸는 상측결합부(40)과 상기 상측결합부(40)으로부터 수평방향으로 연장되는 수평연장부(41)를 포함하여 이루어지는 밴딩구조의 생체재료가 적층된 생분해성 고분자 판재를 도시한 모식도로서, 상기 상측결합부(40)의 중앙홀(10)을 통하여 임플란트와 결합할 수 있으며, 수평연장부(41)는 이식재를 감싸도록 절곡되어 있다.

본 발명의 흡수성 치조골 재생막은 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 미리 맞춤화되어 3차원으로 미리 포밍되어 제작되기 때문에, 시술자가 시술현장에서 최소한의 트리밍 및 밴딩을 수행하거나 또는 트리밍 또는 밴딩없이 그대로 시술할 수가 있어 간편하다는 장점이 있다.

특히 흡수성 치조골 재생막이 미리 맞춤화된 형상을 가지고 있기 때문에, 시술현장에서 밴딩을 하는 과정 중 국부적으로 일부가 돌출되어 우는 형상을 방지할 수 있다는 장점이 있으며 임플란트 삽입물을 결합할 때 별도의 결합 스크류가 필요없게 될 수 있다.

또한 전체적으로 곡면이 골 결손부위에 적합하게 제작되고 별도의 우는 현상이 제거됨에 따라 골 재생 유도 기간 중 이식재에 완전히 흡수성 치조골 재생막이 밀착될 수 있도록 하고, 안정적인 가이드 역할을 할 수 있도록 함에 따라 치은 밖으로 치조골 재생막이 노출될 위험성도 극소할 수 있게 된다.

이하에서는 바람직한 실시예를 통해 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

[실험예 1]

흡수성 치조골 재생막 제조.

PLGA를 사출성형기(Fanuc, i30A-injection molding machine)의 배럴 내로 이동하기 전에 200 ℃온도로 용융시킨 뒤, 밴딩구조의 몰딩부에 넣고 1800 bar의 압력으로 200 ℃의 온도로 사출성형하였다. 사출된 밴딩구조의 PLGA를 20 ℃에서 10초간 냉각 후 RF 플라즈마 발생장치(YOUNGSIN Engineering Co.)에 넣고 플라즈마 처리를 하였다. 이때, 40 ℃에서 아르곤 가스를 6 lpm으로 유지하면서 방전세기는 30 W, 13.56 MHz로 3분간 플라즈마 빔 조사를 하였다. 플라즈마 빔 조사 후 클린벤치에서 20 ℃ 온도로 5분간 방치해두었다.

플라즈마 처리를 한 밴딩구조의 PLGA를 1.5 mg/ml의 BMP-2(R&D Systems, USA)와 EGF(R&D Systems, USA)에 각각 담지시켜 온도는 평균 5 ℃를 유지시키면서 6시간동안 방치시킨 후, -40 ℃에서 24시간동안 동결건조한 뒤, 진공하에 25 kGy 감마선을 쏘여 감마 멸균하여 실시예 1 및 실시예 2를 제조하였다.

[실험예2]

기존의 흡수성 치조골 재생막과 본 발명의 흡수성 치조골 재생막의 분해성실험

37 ℃ 항온조에서 6개월동안 기존의 흡수성 치조골 재생막인 콜라겐 멤브레인과 본 발명의 흡수성 치조골 재생막을 방치 한 후, 분자량 측정장치를 이용하여 시간 경과에 따른 분자량의 변화를 측정하였다.

기존의 흡수성 치조골 재생막 : Bio-Gide ((주)가이스트리히(Geistlich)), 두께 0.35 mm

본 발명의 흡수성 치조골 재생막 : 실시예 1, 두께 0.35 mm

분자량 측정장치 : Waters 515 Pump/717 Auto Sampler/410 RI Waters System

도 5의 결과를 살펴보면, 기존의 흡수성 치조골 재생막과 본 발명의 흡수성 치조골 재생막 모두 시간이 경과함에 따라 가수분해되어 분자량이 감소하고 있음을 확인할 수 있었다. 골 재생이 진행되는 시기인 4개월까지는 초기 대비 약 80 %이상 분자량을 유지하고 있었고, 골 재생이 완료되는 6개월이 경과된 시점에서 거의 분해됨을 확인할 수 있었다.

[실험예 3]

공간유지능 비교

상기 실험예 1과 동일한 방법으로 기존의 흡수성 치조골 재생막인 콜라겐 멤브레인과 본 발명의 치조골 재생막인 실시예 1을 6개월 동안 방치하면서 시간이 경과함에 따라 공간유지능의 변화를 비교하였다.

기존의 흡수성 치조골 재생막 : Bio-Gide ((주)가이스트리히(Geistlich)), 두께 0.35 mm

굽힘강도 측정장치 : ASTM D 790

도 6은 상기 공간유지능 시험결과를 나타낸 그래프로, 기존의 흡수성 치조골 재생막은 2 N/m ² 의 이하의 낮은 공간유지능을 보였으며, 또한 1개월 이후 시점에서 부터 공간 유지능이 전혀 보유하지 못함을 확인할 수 있었다. 그러나 본 발명의 흡수성 치조골 재생막인 실시예 1은 약 50 N정도의 굽힘 강도를 가지고 있고, 4개월 기간 동안 초기의 굽힘강도 대비 50 % 수준으로 유지됨으로써 외부 압력에 충분한 공간유지능이 있음을 알 수 있었다.

[실험예 4]

플라즈마 방전세기별 생분해성 고분자 분자량 변화

상기 실험예 1에서 제조한 실시예 1의 흡수성 치조골 재생막에 플라즈마 빔을 0 부터 100 W의 방전세기로 1 분간 조사하였다.

조사한 후, 분자량 측정장치(Waters 515 Pump/717 Auto Sampler/410 RI Waters System)를 이용하여 실시예 1 표면의 분자량을 측정하였다.

도 7의 결과를 살펴보면, 플라즈마 빔의 세기가 증가할수록 분자량이 급격히 감소하여 100 W일 경우 플라즈마 처리 전 분자량 보다 약 1/4 가량 감소했음을 확인할 수 있었다. 플라즈마 빔의 세기가 10 W 미만이면 흡수성 치조골 재생막의 표면의 개질효과가 거의 나타나지 않았다. 따라서, 플라즈마 빔의 세기는 20 ~ 70 W가 바람직하고 더욱 바람직하게는 30 W인 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 5]

성장인자 탑재량 비교

기존에 상용화되어 있는 흡수성 재생막과 본 발명의 흡수성 치조골 재생막의 성장인자 탑재량을 비교하였다.

하기 표 1은 실험예 1에서 제시된 시험방법으로 제조된 비교예 1 내지 4 및 실시예 1, 2의 각 단계별 수행유무를 나타낸 것이다.

도 8의 결과를 살펴보면, 비교예 1과 비교예 3은 플라즈마 표면처리를 하지 않는 생분해성 고분자인 PLGA에 BMP-2 및 EGF에 각각 담지시킨 것으로, 비교예 1은 180 ㎍ 이고, 비교예 3은 100 ㎍이였다.

비교예 2와 비교예 4는 생분해성 고분자인 PLGA의 표면을 플라즈마 처리한 다음 BMP-2 및 EGF에 각각 담지시킨 것으로, 비교예 2는 290 ㎍, 비교예 4는 170 ㎍이였다.

실시예 1 및 실시예 2는 PLGA의 표면을 플라즈마 처리한 다음 BMP-2 및 EGF에 각각 담지시킨 후 동결건조한 것으로, 실시예 1은 1.1 mg, 실시예 2는 약 900 ㎍의 성장인자가 포함되어 있음을 알 수 있다.

일반적으로 임상에서 치조골의 회복에 효용이 있으려면, 흡수성 치조골 재생막에 약 1 mg 정도의 성장인자가 포함되어 있어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 흡수성 치조골 재생막에 포함된 성장인자가 임상에서 유효성 있는 골 재생효과가 있음을 예상할 수 있었다.

[실험예6]

치조골 재생막의 이식실험

Mongrel의 아래턱뼈에서 치아를 발치 후 8주간의 치료 기간을 거친 후 결손부(10×10×5 ㎜)를 형성하여 의도적으로 방치하여 Control을 제조하고, Ti-mesh, 비교예 1 및 2, 실시예 1은 상기 Control과 동일한 방법으로 결손부를 형성 후 골 이식재(Bio-Oss, Geistlich 사)를 적용하여 8주가 지난 후 치은 조직의 두께와 신생골의 형성율을 측정하였다.

치은 조직의 두께는 8주 후 조직을 적출하여 조직염색을 통해 치은 조직의 두께를 측정하였고, 신생골 형성율은 8주 후 조직을 적출하여 μCT(Micro Computed Tomography)를 통하여 측정하였다.

도 9는 치은 조직의 두께 실험을 통한 결과를 나타낸 그래프로서, 치은의 두께는 Control 대비 실시예 1이 Ti-mesh 나 비교예 1 및 2보다 정상 치은과 유사한 수준으로 유지됨을 확인하였다. 따라서, 골 조직 재생술에서 본 발명의 치조골 재생막을 이식시 치은이 얇아지지 않아 치은 밖으로 노출될 우려가 없고, 효과적인 치조골 재생이 가능함을 알 수 있었다.

도 10은 신생골 형성율을 측정한 결과를 나타낸 그래프로서, 실시예 1은 Ti-mesh보다 약 125 % 이상 효율이 좋음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명의 치조골 재생막에 포함된 성장인자로 인하여 효과적인 골 재생이 가능하다.

10 : 중앙홀
30 : 결합부 31 : 결합측면부
32 : 결합상측부 33 : 측면절곡부
40 : 상측결합부 41 : 수평연장부