KR101789561B1 - Sol-gel phase transition guided bone regeneration composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함하는 골재생 유도조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a bone regeneration inducing composition comprising methyl cellulose, xanthan gum and a calcium phosphate-based mineral.
Description
본 발명은 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함하는 졸-겔 상전이 골재생 유도조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a sol-gel phase transition bone regeneration composition comprising methyl cellulose, xanthan gum and a calcium phosphate-based mineral.
인간을 포함한 척추동물은 뼈의 재생 능력을 가지고 있지만, 질병이나 사고 또는 노화 등에 의해 뼈의 일부가 손실되어 수복되지 않는 경우에 손실된 뼈의 수복을 돕기 위하여 뼈가 손실된 부분에 채워져 손실된 뼈의 수복을 돕는 다양한 골이식재료가 개발되어 이용되고 있다. 특히, 이러한 골이식재료는 치아의 임플란트 시에 식립 부위의 골밀도가 낮거나 골이 비어있는 경우에도 이용된다. 일반적으로 골 결손부 재건을 위해 오랫동안 골유도재생술이 사용되어 왔다. 이러한 골유도재생술을 위해서는 골에 결손이 생겼을 때 자연적인 재생과정을 증대시키고, 손상된 골세포들의 접착, 성장 및 분화를 위한 적합한 환경을 제공해주어야 한다. 또한 유기물인 성장인자, 콜라겐 및 단백질과 무기물인 칼슘포스페이트와 같은 물질의 적절한 조화가 필요하다. 또한, 수술 시에 손쉽게 조작이 가능해야 하며, 수술 이후에도 강도와 성질이 생체 내에서 그대로 유지될 수 있어야 한다.Vertebrate animals, including humans, have the ability to regenerate bones, but in order to aid in restoring lost bones in the event that some of the bones are lost due to disease, accident, or aging, A variety of bone materials have been developed and used to assist in restoration. Particularly, the bone material is also used when the bone density at the site of implantation is low or the bone is empty at the time of implantation of the teeth. In general, bone regeneration has been used for a long time to reconstruct bone defects. Such bone induction regeneration should increase the natural regeneration process when bone defects occur and provide a suitable environment for adhesion, growth and differentiation of damaged bone cells. It is also necessary to properly combine organic factors such as growth factors, collagen and protein and inorganic calcium phosphate. In addition, it should be easy to operate at the time of operation, and strength and property should be maintained in vivo after surgery.
상기와 같은 골이식재료를 얻기위하여 일반적으로 골결손부의 재생을 위해 특정 부위에 골이식재를 채운 후 차폐막으로 처리하는 방식으로 연조직의 개입을 막아 골생유도 활성을 높이는 방법을 사용하였다. 하지만 보편적으로 사용되는 골이식재는 가루형태로 한정됨에 따라 봉합과 같은 수술과정에서 적용한 위치에서 벗어나거나 혈액이나 여러 외부적인 작용으로 인해 골 결손부에서 쉽게 흩어진다는 문제가 있었다. 또한, 가루형태의 골이식재를 분산상에 분산하여 제공하려고 하여도 수상에 분산성이 낮아 수상에 분산 시 침전되는 문제점이 있었다. 이러한 골이식재의 골 결손부위 이탈 및 분산성이 골 재건의 효과를 반감시켜 골이식재의 효과를 확실히 보지 못한다는 어려움이 있었다.In order to obtain the bone material as described above, generally, a bone graft material is filled in a specific site for regeneration of a bone defect, and then a shielding film is used to prevent the intervention of the soft tissues, thereby enhancing the activity of the bone graft. However, since the commonly used bone graft materials are limited to powder form, there is a problem in that they are easily separated from the bone graft due to deviation from the applied position in the surgical procedure such as suture, or due to blood or various external actions. Further, even if a powdery bone graft material is dispersed in a dispersed phase and is intended to be provided, there is a problem that the dispersibility is low in the water phase and precipitates when dispersed in the water phase. It has been difficult to clearly observe the effect of bone graft materials because the bone graft removal and dispersion of these bone graft materials halved the effect of bone graft reconstruction.
또한, 차폐막이 적절히 고정되지 못한 경우, 치유과정에서 골이식재가 흩어지거나 연조직의 개입을 허락하여 골 치유의 저해요인으로 작용되었다.In addition, when the shielding membrane could not be properly fixed, bone graft materials were scattered during the healing process or allowed to intervene in the soft tissues, which was an inhibiting factor of bone healing.
이로 인해 골재생 유도소재로써 골재생 유도 차폐막의 적절한 효과를 위한 골 결손부의 형태와 범위에 따라 맞춤식의 차폐막의 필요성이 대두되어 왔으며, 이를 위해 3차원적 구조의 스펀지 형태로 스캐폴더를 제조하는 등 다양한 시도를 보이고 있으나, 그 효과는 미미하였다.Therefore, there has been a need for a customized shielding film for the proper effect of the bone regeneration inducing material as a bone regeneration inducing material in accordance with the type and extent of the bone defect portion. For this purpose, a scaffold for a three- Various attempts have been made, but the effect is insignificant.
본 발명은 기존 골이색재료의 문제점을 개선하기 위하여, 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함하여 골이식 시 균일한 분산성을 가지는 졸을 이식하여 체내에서 겔화될 수 있는 골재생 유도조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a bone regeneration inducing composition capable of gelling in the body by transplanting a sol having uniform dispersibility at the time of bone graft, including methyl cellulose, xanthan gum and calcium phosphate-based inorganics, And to provide the above objects.
또한, 본 발명은 수상에서 인산칼슘계 무기물이 침전되지 않고 균일하게 분산되어 골 결손부위에 균일하게 골 치유효과를 제공하여 우수한 골 재생력을 유도할 수 있는 골재생 유도조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a bone regeneration inducing composition capable of inducing an excellent bone regeneration ability by uniformly dispersing calcium phosphate-based minerals in a water phase without being settled, thereby uniformly providing a bone healing effect to a bone defect site .
본 발명의 골재생 유도조성물은 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함할 수 있다.The bone regeneration-inducing composition of the present invention may include methyl cellulose, xanthan gum, and calcium phosphate-based inorganic substances.
상기 메틸셀룰로오스와 잔탄검은 10:90 내지 90:10 중량비로 포함할 수 있다.The methyl cellulose and black xanthan may be present in a weight ratio of 10:90 to 90:10.
상기 골재생 유도조성물의 점도는 25℃에서 1,000 내지 10,000 cps일 수 있다.The viscosity of the bone regeneration-inducing composition may be 1,000 to 10,000 cps at 25 占 폚.
상기 골재생 유도조성물은 졸-겔 전이온도가 35 내지 39℃일 수 있다.The bone regeneration inducing composition may have a sol-gel transition temperature of 35 to 39 占 폚.
상기 골재생 유도조성물의 G′Gel/ G′sol비가 50 이상일 수 있다.The G ' Gel / G' sol ratio of the bone regeneration inducing composition may be 50 or more.
상기 G′Gel은 겔상태 골재생 유도조성물의 저장모듈러스이고, 상기 G′sol은 졸상태 골재생 유도조성물의 저장모듈러스이다.The G ' Gel is a storage modulus of the gelated bone regeneration inducing composition and the G' sol is a storage modulus of the sol-state bone regeneration inducing composition.
상기 인산칼슘계 무기물의 평균입경은 0.1내지 5.0mm일 수 있다.The average particle diameter of the calcium phosphate-based inorganic material may be 0.1 to 5.0 mm.
상기 인산칼슘계 무기물은 하이드록시아파타이트, 탄산아파타이트, 인산삼칼슘, 인산수소칼슘, 제1인산칼슘, 제2인산칼슘, 2수소인산칼슘, 제3인산칼슘, 제10인산칼슘 및 피로인산칼슘에서 선택되는 어느 하나 또는 둘이상의 혼합물일 수 있다.Wherein the calcium phosphate-based inorganic material is at least one selected from the group consisting of hydroxyapatite, carbonate apatite, tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium phosphate monobasic, calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, trisodium phosphate, calcium pyrophosphate It may be any one or a mixture of two or more selected.
상기 메틸셀룰로오스는 수평균분자량 10,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다.The methylcellulose may have a number average molecular weight of 10,000 to 100,000 g / mol.
상기 잔탄검은 수평균분자량 10,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다.The xanthan gum black number average molecular weight may be 10,000 to 100,000 g / mol.
상기 메틸셀룰로오스는 메틸기 치환도가 0.5 내지 2.0일 수 있다.The methyl cellulose may have a degree of methyl group substitution of 0.5 to 2.0.
상기 골재생 유도조성물은 에틸렌디아민테트라아세트산을 더 포함할 수 있다.The bone regeneration-inducing composition may further comprise ethylenediaminetetraacetic acid.
상기 골재생 유도조성물은 메틸셀룰로오스 50 내지 90중량%, 잔탄검 5 내지 40중량% 및 인산칼슘계 무기물 0.1 내지 10중량% 포함할 수 있다.The bone regeneration-inducing composition may include 50 to 90% by weight of methyl cellulose, 5 to 40% by weight of xanthan gum, and 0.1 to 10% by weight of calcium phosphate-based inorganic material.
본 발명에 따른 골재생 유도조성물은 메틸셀룰로오스 및 잔탄검에 인산칼슘계 무기물이 침전되지 않고 균일하게 분산되어 있는 졸 형상으로 제조되어 체내에 주입된 후에도 균일하게 분산된 겔을 형성함으로써 타 부위로의 이탈 및 분산을 방지하여 집중적인 골 재생효과를 유도할 수 있다는 장점이 있다.The bone regeneration inducing composition according to the present invention can be produced in a sol form in which a calcium phosphate-based inorganic substance is uniformly dispersed in methylcellulose and xanthan gum, and is uniformly dispersed even after being injected into the body, It is advantageous that intensive bone regeneration effect can be induced by prevention of separation and dispersion.
또한, 본 발명에 따른 골재생 유도조성물은 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물에 에틸렌디아민테트라아세트산을 더 포함함으로써 인산칼슘계 무기물이 메틸셀룰로오스 및 잔탄검에 더욱 균질하게 분산된 골재생 유도조성물을 제공할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the bone regeneration inducing composition according to the present invention is a bone regeneration inducing composition in which calcium phosphate-based inorganic substances are more homogeneously dispersed in methyl cellulose and xanthan gum by further containing ethylenediaminetetraacetic acid in methyl cellulose, xanthan gum and calcium phosphate- Can be provided.
또한, 본 발명에 따른 골재생 유도조성물은 골 이식한 후, 일정기간이 지나고 배출되거나 분해되어 추가제거술이 필요하지 않아 이차감염위험을 막을 수 있다는 장점이 있다.In addition, the bone regeneration inducing composition according to the present invention is advantageous in that the risk of secondary infection can be prevented because the bone regeneration composition is discharged or decomposed after a certain period of time, and further removal is not necessary.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 균일한 분산성을 나타내는 사진이다. 도 1의 (a)는 수상에 분산된 인산칼슘계 무기물이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 골재생 유도조성물에 분산된 인산칼슘계 무기물이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 졸-겔 상전이 관찰사진이다. 도 2의 좌측은 졸이고, 도 2의 우측은 겔화된 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 주사전자현미경 관찰사진이다. 도 3의 (a)는 비교예 1, 도 3의 (b)는 비교예 2 및 도 3의 (3)은 실시예 1이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 원자간력 현미경(AFM)으로 측정된 표면거칠기 결과이다. 도 4의 (a)는 비교예 1, 도 4의 (b)는 비교예 2 및 도 4의 (3)은 실시예 1이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 적외선분광법의 결과이다. 도 5의 (a)는 비교예 1, 도 5의 (b)는 비교예 2 및 도 5의 (3)은 실시예 1이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 X-선 회절분석의 결과이다. 도 6의 (a)는 비교예 1, 도 6의 (b)는 비교예 2 및 도 6의 (3)은 실시예 1이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 세포독성평가의 농도별 세포생존률 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 골재생 유도조성물의 알칼리성 인산분해효소 활성도(ALP activity)의 결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 랫트실험의 CT스캔 사진을 이용한 골재생율의 결과이다. 도 9의 (a)는 무처리군, 도 9의 (b)는 비교예 2 및 도 9의 (3)은 실시예 1이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 랫트실험의 신생골 형성능 평가 결과이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 랫트실험의 조직염색 사진을 이용한 골재생율의 결과이다. 도 11의 (a)는 무처리군, 도 11의 (b)는 비교예 2 및 도 11의 (3)은 실시예 1이다. NB: 재생된 뼈, OB: 기존 뼈를 나타낸다.1 is a photograph showing uniform dispersibility of a bone regeneration-inducing composition according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a calcium phosphate-based inorganic substance dispersed in an aqueous phase, and Fig. 1 (b) is a calcium phosphate-based inorganic substance dispersed in the bone regeneration inducing composition of the present invention.
2 is a photograph of the sol-gel phase transition of a bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. The left side of FIG. 2 is the sol and the right side of FIG. 2 is the gelated photograph.
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of a bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. 3 (a) is Comparative Example 1, Fig. 3 (b) is Comparative Example 2, and Fig. 3 (3) is Embodiment 1. Fig.
4 is a result of surface roughness measured by an atomic force microscope (AFM) of a bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. 4 (a) is Comparative Example 1, Fig. 4 (b) is Comparative Example 2, and Fig. 4 (3) is Embodiment 1. Fig.
5 is a result of infrared spectroscopy of a bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. 5 (a) is Comparative Example 1, FIG. 5 (b) is Comparative Example 2, and FIG. 5 (3) is Embodiment 1.
6 is a result of X-ray diffraction analysis of a bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. 6 (a) is Comparative Example 1, FIG. 6 (b) is Comparative Example 2, and FIG. 6 (3) is Embodiment 1.
FIG. 7 is a graph showing the cell survival rate by concentration of the cytotoxicity evaluation of the bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a graph showing the results of ALP activity of the bone regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows the results of bone regeneration using a CT scan photograph of a rat experiment according to an embodiment of the present invention. 9A is a non-treatment group, FIG. 9B is Comparative Example 2, and FIG. 9C is Embodiment 1. FIG.
10 is a result of evaluating a new bone formation ability in a rat experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 shows the results of bone regeneration using a tissue staining photograph of a rat experiment according to an embodiment of the present invention. 11 (a) is a non-treatment group, FIG. 11 (b) is Comparative Example 2, and FIG. 11 (3) is Embodiment 1. FIG. NB: Regenerated bone, OB: Represents an existing bone.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 졸-겔 상전이 골재생 유도조성물에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.Hereinafter, the sol-gel phase transition bone regeneration inducing composition according to the present invention will be described in more detail by way of examples. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함하는 졸-겔 상전이 골재생 유도조성물에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a sol-gel phase transition bone regeneration composition comprising methyl cellulose, xanthan gum and a calcium phosphate-based mineral.
본 발명에 대하여 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 골재생 유도조성물은 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함할 수 있다. 상기 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함하는 인산칼슘계 무기물이 침전되거나 응집되지 않은 균질한 분산상의 졸 상태로 골재생 유도조성물을 제조할 수 있고, 상기 골재생 유도조성물을 골 결손 부위에 주입하여 체온에 의하여 겔 형상으로 제공될 수 있다.The bone regeneration-inducing composition of the present invention may include methyl cellulose, xanthan gum, and calcium phosphate-based inorganic substances. It is possible to produce a bone regeneration inducing composition in a sol state of a homogeneous dispersed phase in which the calcium phosphate-based inorganic substance including the above-mentioned methyl cellulose, xanthan gum and calcium phosphate-based inorganic substance is not precipitated or agglomerated, And may be provided in a gel form by body temperature.
인산칼슘계 무기물은 가루형태로 한정되어 골 결손부위에 골이식재로 제공됨에 따라 봉합과 같은 수술과정에서 적용한 위치에서 벗어나거나 혈액 등의 여러 외부적인 작용으로 인해 골 결손부위에서 쉽게 흩어진다는 문제가 있었다. 이러한 가루형태의 인산칼슘계 무기물을 수상에 분산시켜 골이식재로 제공하려하였으나, 인산칼슘계 무기물은 물에 대한 낮은 분산성으로 수상에서 침전되어 균질한 분산상을 제공할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 인산칼슘계 무기물의 침전 및 분산이 골 재건의 효과를 반감시켜 인산칼슘계 무기물의 효과를 확실히 보지 못한다는 어려움이 있다.The calcium phosphate type inorganic material is limited to powder form and is provided as a bone graft material at a bone defect site, so that it has a problem that it deviates from a position applied in a surgical procedure such as a suture or is easily scattered at a bone defect site due to various external actions such as blood . The calcium phosphate-based inorganic material is dispersed in water to provide a bone graft material. However, the calcium phosphate-based inorganic material has a problem that it can not be dispersed uniformly in water due to its low dispersibility in water. The precipitation and dispersion of the calcium phosphate-based inorganic substance halves the effect of bone reconstruction, and it is difficult to clearly see the effect of the calcium phosphate-based inorganic substance.
이를 해결하기 위하여 인산칼슘계 무기물을 골 결손부위에 집중적이고, 균일하게 제공하여 자연적인 재생과정을 증대시킬 수 있도록 균일한 분산상으로 제공하는 방안이 필요한 실정이다.In order to solve this problem, it is necessary to provide calcium phosphate-based minerals in a homogeneous dispersed phase so as to increase the natural regeneration process by intensively and uniformly providing the calcium phosphate-based minerals to the bone defect sites.
이에 본 발명에서는 메틸셀룰로오스와 잔탄검을 인산칼슘계 무기물과 함께 혼합하여 골 결손부위에 균일한 분산상을 갖는 졸형상의 골재생 유도조성물을 제공함으로써, 체내에서 겔형상으로 전이되면서 골 결손부위에 인산칼슘계 무기물이 타부위로 이탈 및 분산되는 것을 방지하여 집중적인 골 결손 치유효과를 증대시키고, 우수한 골 재생력을 제공할 수 있는 골재생 유도조성물을 제조하였다. 상기 골재생 유도조성물은 체내에서 졸-겔 상전이가 발생하면서 겔형상이 생체조직과 유사한 특성을 가져 생체 적합성도 우수하고, 인산칼슘계 무기물이 물에만 분산시켜 제공하였을 때 침전되는 것과 달리 인산칼슘계 무기물이 메틸셀룰로오스와 잔탄검을 포함하는 수용액상에서 균일하게 분산되어 체내에 주입 후 균일한 골 재생력을 제공할 수 있게 된다. 또한, 균일하게 분산된 졸형상의 조성물이 체내에서 겔화되어 타부위로 이탈 및 분산이 되지 않도록 형태가 유지되면서 집중적인 골 결손 완화, 개선 및 치유효과를 제공할 수 있게 된다. 이에 따라 골 결손부위에 우수한 골 재생효과를 유도하여 골세포 재생 및 골 결손 부위 재건 시, 손상 전과 같은 수준으로 재생 및 재건될 수 있다. 또한, 세포나 조직의 종류에 관계없이 체내에서 겔화됨으로써 골 결손부위에서 고정되어 골 결손부위의 골 재생력을 더욱 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a sol-like bone regeneration inducing composition having a homogeneous dispersed phase at a bone defect site by mixing methyl cellulose and xanthan gum together with a calcium phosphate-based inorganic substance, whereby the gel is transformed into a gel in the body, Type inorganic material is prevented from being separated and dispersed on the tip, thereby enhancing the healing effect of intense bone defect and providing excellent bone regeneration ability. The bone regeneration-inducing composition is similar to a biotissue in that gel-like phase transition occurs in the body, resulting in excellent biocompatibility. In contrast, calcium phosphate-based inorganic substances are precipitated when they are dispersed only in water, The inorganic substance is uniformly dispersed in an aqueous solution containing methyl cellulose and xanthan gum to provide a uniform bone regeneration ability after injection into the body. In addition, the uniformly dispersed, sol-like composition is gelled in the body to maintain its shape so that it does not migrate and disperse on the tip, thereby providing intensive bone defect mitigation, improvement, and healing. Thus, excellent bone regeneration effect can be induced in the bone defect site, and bone regeneration and bone defect site reconstruction can be regenerated and regenerated to the same level as before the injury. In addition, regardless of the type of cells or tissues, it can be gelled in the body to fix at the bone defect site, thereby further improving the bone regeneration ability at the bone defect site.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 골재생 유도조성물은 우수한 골 재생력을 제공하기 위하여 메틸셀룰로오스 50 내지 90중량%, 잔탄검 5 내지 40중량% 및 인산칼슘계 무기물 0.1 내지 10중량% 포함할 수 있다. 또 다른 일 양태에 따라 상기 골재생 유도조성물은 더 우수한 분산성으로 현저히 향상된 골 치유 효과를 제공하기 위하여 메틸셀룰로오스 50 내지 90중량%, 잔탄검 5 내지 40중량%, 인산칼슘계 무기물 0.1 내지 10중량% 및 에틸렌디아민테트라아세트산 1 내지 20중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the bone regeneration-inducing composition may contain 50 to 90% by weight of methyl cellulose, 5 to 40% by weight of xanthan gum, and 0.1 to 10% by weight of calcium phosphate-based mineral to provide excellent bone regeneration ability. According to another embodiment of the present invention, the bone regeneration-inducing composition comprises 50 to 90% by weight of methyl cellulose, 5 to 40% by weight of xanthan gum, 0.1 to 10% by weight of calcium phosphate-based inorganics to provide a remarkably improved bone- %, And 1 to 20 wt% of ethylenediaminetetraacetic acid.
본 발명의 상기 골재생 유도조성물은 천연 물질인 메틸셀룰로오스를 골재생 유도조성물에 포함하고자 한다. 상기 메틸셀룰로오스는 자연에서 얻은 천연 물질로 무미, 무취의 흰색 가루이며, 식품의 농축제로 사용될 수 있다. 또한, 높은 생체적합성을 가지며, 온도가 증가함에 따라 중합체와 주변 용매 사이의 수소 결합이 깨지며 소수성 결합을 형성하여 겔이 되는 열역학적 특성을 지니고 있어 의료용 분야에 응용되어 왔다. 상기 메틸셀룰로오스는 생체 내에서 체액에 의해 산소와 영양분이 공급되면 세포들이 증식 및 분화하여 새로운 조직을 형성할 수 있다. 그러나, 상기 메틸셀룰로오스는 물과 같은 용매에는 잘 분산되지 않고 물에 녹으면서 높은 점성을 띄기 때문에, 다량으로 물에 첨가되면 고르게 분산이 이루어지지 않는다. 이와 같은 상기 메틸셀룰로오스는 잔탄검과 함께 수상에 혼합하고, 인산칼슘계 무기물을 분산시키면, 메틸셀룰로오스와 잔탄검에 인산칼슘계 무기물이 균질하게 분산되는 분산상의 졸이 제조될 수 있으며, 체내에 주입 후 겔화됨에 따라 균일한 골 재생력을 제공할 수 있다. 또한, 체내에서 타부위로 이탈 및 분산이 되지 않도록 형태를 유지시켜주어 집중적인 골 결손 완화, 개선 및 치유효과를 제공할 수 있다.The bone regeneration-inducing composition of the present invention is intended to include methylcellulose as a natural substance in a bone regeneration inducing composition. The methylcellulose is a natural substance obtained from nature and is tasteless and odorless white powder and can be used as a thickening agent of food. In addition, it has high biocompatibility and has thermodynamic properties that hydrogen bond between polymer and peripheral solvent is broken and hydrophobic bond is formed as temperature increases, so that it has been applied to medical field. When methyl cellulose is supplied with oxygen and nutrients in body fluids, the cells can proliferate and differentiate to form a new tissue. However, the methylcellulose is not well dispersed in a solvent such as water, and has a high viscosity while being dissolved in water. Therefore, when methyl cellulose is added in a large amount to water, it is not uniformly dispersed. When such methyl cellulose is mixed with the xanthan gum and the water-based calcium phosphate-based inorganic substance is dispersed, a dispersed-phase sol in which the calcium-calcium-based inorganic substance is homogeneously dispersed in methyl cellulose and xanthan gum can be produced, It is possible to provide uniform bone regeneration ability after gelation. In addition, it is possible to maintain the shape of the body so as not to be separated and dispersed on the tip of the body, thereby intensively alleviating bone defects, improving and healing effects can be provided.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 메틸셀룰로오스는 수평균분자량 10,000 내지 100,000 g/mol일 수 있고, 바람직하게는 수평균분자량 50,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위의 분자량을 가질 경우 골재생 유도조성물의 성분들을 수상에 균일하게 분산시킬 수 있고, 체내에서 겔화되어 타부위로 이탈 및 분산이 되지 않도록 형태를 유지시켜 집중적인 골 결손 완화, 개선 및 치유효과를 제공할 수 있어 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the methylcellulose may have a number average molecular weight of 10,000 to 100,000 g / mol, and preferably a number average molecular weight of 50,000 to 100,000 g / mol. When the molecular weight is in the above range, the components of the bone regeneration inducing composition can be uniformly dispersed in the aqueous phase, and the gel can be gelled in the body, So that it is preferable.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 메틸셀룰로오스는 메틸기 치환도가 0.5 내지 2.0일 수 있고, 바람직하게는 1.0 내지 2.0일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 치환도는 셀룰로오스의 글루코스 단위에 존재하는 3개의 히드록시기들 중에 메틸기로 치환된 히드록시기들의 수를 의미한다. 상기 치환도를 가질 경우 수상에서 잔탐검과 졸상을 형성한 후 체내에 투입되었 때, 졸-겔 상전이가 일어나도록 졸-겔 전이온도를 조절할 수 있고, 졸상에 인산칼슘 무기물이 균일하게 분산될 수 있어 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the methyl cellulose may have a degree of methyl group substitution of 0.5 to 2.0, preferably 1.0 to 2.0, but is not limited thereto. The degree of substitution means the number of hydroxy groups substituted with a methyl group in the three hydroxyl groups present in the glucose unit of the cellulose. When the degree of substitution is provided, the sol-gel transition temperature can be controlled so that the sol-gel phase transition occurs when the solution is injected into the body after forming the sol-gel phase and the sol-like phase in the water phase, and the calcium phosphate mineral can be uniformly dispersed .
본 발명의 일 양태에 따라 상기 메틸셀룰로오스는 골재생 유도조성물 고형분 총 중량에 대하여, 50 내지 90중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 65 내지 90중량% 포함할 수 있고 더 바람직하게는 65 내지 85중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위로 포함할 경우 인산칼슘계 무기물이 균일하게 분산된 골재생 유도조성물을 제공할 수 있고, 골 결손부위에 제공된 후 생체조직과 유사한 특성을 갖는 겔형태로 상전이되어 골 결손부위에 조직세포 등의 침입으로부터 분리시켜 골 치유효과를 향상시킬 수 있어 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the methylcellulose may include 50 to 90% by weight, preferably 65 to 90% by weight, and more preferably 65 to 85% by weight, %, By weight, based on the total weight of the composition. When it is included in the above range, it is possible to provide a bone regeneration inducing composition in which a calcium phosphate-based inorganic material is uniformly dispersed. After being provided in a bone defect site, the calcium phosphate-based inorganic material is transferred to a gel- So that the bone healing effect can be improved.
또한, 상기 메틸셀룰로오스와 더불어 본 발명은 잔탄검(Xanthan gum, XT)을 포함한 골재생 유도 조성물을 제공하고자 한다. 상기 잔탄검은 사탕수수와 같은 설탕용액 속 박테리아가 생성하는 다당류로서, 끈적임이 적어 치약, 젤리형 화장품 등 유액제품에 널리 사용되고 있다. 상기 잔탄검은 백색 또는 엷은 노란색이며, 산, 알칼리, 염 등에 점도 변화가 없고, 온도에 대한 의존성이 적고 다른 점증제에서는 찾아 볼 수 없는 우수한 유화의 안정화, 보습, 피막성, 젤리화(化), 안전성 등 유용한 장점을 지니고 있다. 상기 잔탄검은 고농도 사용 시 피막형성 능력이 있고, 유화 안정향상, 사용성 부여, 점성 부여 등의 목적으로 이용된다. 이와 같은 상기 잔탄검은 메틸셀룰로오스와 함께 수상에 혼합하고 인산칼슘계 무기물을 분산시키면, 메틸셀룰로오스와 잔탄검에 인산칼슘계 무기물이 균질하게 분산되는 분산상의 졸을 제조할 수 있어 균일하게 골재생 유도 능력을 증대시킬 수 있다. 또한, 체내 주입이 용이한 점도를 갖는 졸을 제조할 수 있어 주사제형 등으로 체내 주입 시 유용하다.In addition to the above methylcellulose, the present invention provides a bone regeneration inducing composition containing xanthan gum (XT). It is a polysaccharide produced by a bacteria in a sugar solution such as xanthan gum black sugarcane. Since it is low in tackiness, it is widely used in toothpaste and jelly-type cosmetics. The above-mentioned xanthan gum is black white or pale yellow, and has excellent viscosity stability, moisturizing, film-forming property, jellifying property, Safety and so on. The above-mentioned black coal has a high film-forming ability when used at a high concentration, and is used for the purpose of improving emulsion stability, usability, viscosity and the like. When the calcium carbonate-based inorganic substance is mixed with the above-mentioned xanthan gum black methylcellulose and dispersed in the water phase, a sol of a dispersed phase in which the calcium-calcium-based inorganic substance is homogeneously dispersed in methyl cellulose and xanthan gum can be produced, Can be increased. In addition, it is possible to prepare a sol having a viscosity which is easily injected into the body, which is useful for injecting into the body by injectable or the like.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 잔탄검은 수평균분자량 10,000 내지 100,000 g/mol일 수 있고 바람직하게는 수평균분자량 50,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위의 분자량을 가질 경우 인산칼슘계 무기물을 골재생 유도조성물에 균일하게 분산시킬 수 있어 체내 주입 후 균일하게 골 결손 완화, 개선 및 치유효과를 제공할 수 있어 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the xanthan gum black number average molecular weight may be 10,000 to 100,000 g / mol, and preferably the number average molecular weight may be 50,000 to 100,000 g / mol. When the molecular weight is in the above range, the calcium phosphate-based inorganic material can be uniformly dispersed in the bone regeneration inducing composition, and thus it is possible to uniformly alleviate the bone defect, improve the bone defect, and improve the healing effect.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 잔탄검은 골재생 유도조성물 고형분 총 중량에 대하여, 5 내지 40중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 5 내지 30중량% 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 10 내지 30중량%일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위로 포함할 경우 낮은 점도로 손쉽게 체내 주입가능하도록 인산칼슘계 무기물이 균일하게 분산시킬 수 있고, 골 결손부위에 제공된 후 생체조직과 유사한 특성을 갖는 겔형태로 상전이되어 골 결손부위에 집중적인 골 치유효과를 향상시킬 수 있어 바람직하다. May be contained in an amount of 5 to 40% by weight, preferably 5 to 30% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, based on the total weight of the solids content of the xanthan gum black regeneration inducing composition according to an embodiment of the present invention. By weight, but is not limited thereto. When it is included in the above-mentioned range, the calcium phosphate-based inorganic material can be uniformly dispersed so that it can be easily injected into the body with a low viscosity. After being provided to the bone defect site, the phase transformation is carried out in a gel- The bone healing effect can be improved.
상기 메틸셀룰로오스와 잔탄검은 10:90 내지 90:10중량비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 30:70 내지 90:10중량비로 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 50:50 내지 90:10중량비로 포함할 수 있다. 상기 범위로 골재생 유도조성물에 메틸셀룰로오스와 잔탄검을 혼합하여 제공하면, 수상에서 균일하게 용해되어 인산칼슘계 무기물을 전체적으로 고루 분산될 수 있어 골 결손부위에 제공된 후 균일하게 골재생력을 향상시킬 수 있어 바람직하다. The methyl cellulose and xanthan may be present in a weight ratio of 10:90 to 90:10 by weight, preferably 30:70 to 90:10 by weight, more preferably 50:50 to 90:10 by weight . When the methyl cellulose and xanthan gum are mixed and supplied to the bone regeneration inducing composition in the above range, they can be uniformly dissolved in the aqueous phase, and the calcium phosphate-based inorganic substance can be uniformly dispersed as a whole to provide uniform bone regeneration ability after being provided at the bone defect site desirable.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 인산칼슘계 무기물로는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 인산칼슘계 무기물은 자가골, 동종골, 이종골 및 합성골 대체물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물에서 얻어 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들어 인산칼슘계 무기물은 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite), 탄산아파타이트(Carbonated apatite), 인산삼칼슘(TricalciumPhosphate), 인산수소칼슘(Calcium Hydrogen Phosphate), 제1인산칼슘(Monocalcium phosphate), 제2인산칼슘(Dicalcium phosphate), 2수소인산칼슘(Calcium dihydrogen phosphate), 제3인산칼슘(Tricalcium phosphate), 제10인산칼슘(Octacalcium phosphate) 및 피로인산칼슘(Calcium pyrophosphate) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. The calcium phosphate-based inorganic material according to an embodiment of the present invention is not particularly limited, but the calcium phosphate-based inorganic material can be obtained from any one or a mixture of two or more selected from autogenous bone, allogeneic bone, heterologous bone and synthetic bone substitute . For example, the calcium phosphate-based inorganic material may be at least one selected from the group consisting of hydroxyapatite, carbonated apatite, tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, monocalcium phosphate, One or two or more selected from calcium phosphate, dicalcium phosphate, calcium dihydrogen phosphate, tricalcium phosphate, octacalcium phosphate and calcium pyrophosphate, And mixtures thereof.
상기 자가골(Autogenous bone)은 환자 자신에게서 얻어지는 골을 사용한 인산칼슘계 무기물을 말하며, 동종골(Allogenic bone)은 동종의 다른 개체에서 얻어진 인산칼슘계 무기물을 말하는 것으로서 보통 죽은 사람의 뼈에서 얻어진다. 또한, 상기 이종골(Heterogenous bone)은 다른 종의 동물에서 얻어지는 인산칼슘계 무기물을 말하는 것으로서, 유기질을 태워서 석회화된 형태로 사용되거나 탈회를 하고 남은 유기기질의 형태로 사용되기도 한다. 상기 이종골은 대부분 우골(Bovine)에서 얻어지며 산호에서 얻어지는 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite, 수산화인회석)가 사용되기도 한다. 상기 인산칼슘계 무기물은 생분해성 및 생체적합성이 우수하여 뼈 충진재로써 많이 사용되고 있다. 이를 골 결손부위에 이식한 후에 인산칼슘이 혈액과 뒤섞여 분해되면서 제공되는 칼슘이온이 골의 형성을 촉진시킬 수 있다. 그러나 보편적인 인산칼슘계 무기물은 가루형태로 제공됨에 따라 골 결손부위에서 이탈하면서 흩어져 골 결손부위에 집중적인 골 재생 치유효과가 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 가루형태의 인산칼슘계 무기물을 분산상에 분산하여 제공하려고 하여도 수상에 분산성이 낮아 수상에 분산 시 침전되는 문제점이 있었다. 이에 본 발명의 골재생 유도조성물로, 인산칼슘 무기물에 메틸셀룰로오스 및 잔탄검을 혼합하여 졸 상태의 골재생 유도조성물을 균일한 분산상을 제조함에 따라, 타부위로의 인산칼슘계 무기물의 분산 및 이탈을 방지하면서 골 결손부위에 집중적이고, 균일하게 골 재생 치유효과를 제공할 수 있어 골재생력이 우수하여 바람직하다.The autogenous bone refers to a calcium phosphate-based mineral using bone obtained from the patient himself, and the allogenic bone refers to a calcium phosphate-based mineral obtained from other individuals of the same species, usually obtained from the bones of a dead person. The heterogeneous bone refers to a calcium phosphate-based inorganic material obtained from animals of other species. It may be used in the form of an organic substrate in which the organic material is burned in calcified form or in which the organic material is remnant. Most of the heterogeneous bone is obtained from bovine, and hydroxyapatite (hydroxyapatite) obtained from coral may be used. The calcium phosphate-based inorganic material is widely used as a bone filler because of its excellent biodegradability and biocompatibility. After implantation of the calcium phosphate in the bone defect site, the calcium ions are dispersed and decomposed to provide calcium ions, which can promote bone formation. However, since the calcium phosphate-based inorganic material is provided in the form of powder, the calcium phosphate-based inorganic material is dispersed while being separated from the bone defect site, and the effect of healing of bone regeneration is intensively reduced at the bone defect site. In addition, even if calcium phosphate type inorganic material in powder form is dispersed in a dispersed phase and is intended to be provided, there is a problem that dispersibility in water phase is low and precipitation occurs when dispersed in water phase. Thus, by mixing the calcium phosphate mineral with methyl cellulose and xanthan gum with the bone regeneration-inducing composition of the present invention, a uniform dispersed phase of the bone regeneration inducing composition in a sol state is prepared, thereby preventing dispersion and dislocation of the calcium phosphate-based inorganic substance Which is concentrated on the bone defect site, can uniformly provide a bone regeneration healing effect, and is excellent in bone regeneration ability.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 인산칼슘계 무기물은 골재생 유도조성물 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 10중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 7중량% 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 0.1 내지 5중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위로 포함할 경우 골 재생력이 향상되어 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the calcium phosphate-based inorganic material may contain 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 7% by weight, based on the total weight of the solid content of the bone regeneration inducing composition, 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the composition. If it is included in the above range, bone regeneration ability is improved, which is preferable.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 인산칼슘계 무기물의 평균입경은 골재건 속도를 향상시키기 위하여 0.1내지 5.0㎜일 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 1.0㎜일 수 있다. 상기 평균입경을 가진 인산칼슘계 무기물은 수상에만 분산시켰을 때 침전되어 평균입경이 매우 낮은 인산칼슘계 무기물을 제공하면 골재건 속도는 향상되지만 침전에 의하여 균일하게 골결손 부위에 제공 시 골재생 효과향상이 어려웠다. 이에 반해, 본 발명의 골재생 유도조성물은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 평균입경을 가짐에도 수상에서 침전되지 않고, 균일하게 인산칼슘계 무기물이 분산된 골재생 유도졸 상으로 제공할 수 있어 골 결손부위에 제공 시 골재생 치유효과가 향상되어 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, the average particle diameter of the calcium phosphate-based inorganic material may be 0.1 to 5.0 mm, and preferably 0.4 to 1.0 mm, in order to improve the aggregate dry velocity. When the calcium phosphate-based inorganic substance having the average particle size is precipitated when it is dispersed only in the water phase and the calcium phosphate-based inorganic substance having a very small average particle size is provided, the aggregate material velocity is improved, but when the product is uniformly dispersed by the precipitation, This was difficult. In contrast, the bone regeneration inducing composition of the present invention can be provided as a bone regeneration-induced sol phase in which the calcium phosphate-based inorganic material is uniformly dispersed without being precipitated in the aqueous phase, It is preferable since the healing effect of bone regeneration is improved when it is provided to a defective site.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 골재생 유도조성물은 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA, ethylenediaminetetraacetic acid)을 더 포함할 수 있다. 이를 더 포함하면, 상기 인산칼슘계 무기물의 골재생 유도 조성물의 더욱 향상된 분산성을 유도하여 골조직 세포가 골 결손 부위에 균질하게 분포되어 골 치유효과를 현저히 향상시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 일 양태에 따라 상기 에틸렌다이아민테트라아세트산은 균일한 분산성을 위하여 골재생 유도조성물 고형분 총 중량에 대하여, 1 내지 20중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 내지 15중량% 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 3 내지 15중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, the bone regeneration-inducing composition may further include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). It is preferable that the calcium phosphate-based inorganic material further induces the improved dispersibility of the bone regeneration-inducing composition of the calcium phosphate-based inorganic material so that the bone tissue cells are uniformly distributed in the bone defect site, thereby remarkably improving the bone healing effect. In addition, according to one embodiment, the ethylene diaminetetraacetic acid may contain 1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight, based on the total weight of solids of the bone regeneration inducing composition for uniform dispersibility. By weight, more preferably 3 to 15% by weight.
이를 확인하기 위하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 주사전자현미경(SEM, S-400, Hitachi, Japan) 및 원자간력현미경(AFM, XE-100, Park systems Corp., Santa Clara, CA, USA)을 통하여 하기 실시예 1의 골재생 유도조성물 구성성분이 균일하게 분포되어 제조됨을 확인하였다. 도 3의 시료는 동결건조한 후 백금코팅하여 측정하였다. 도 3의 (b)의 메틸셀룰로오스와 잔탄검만을 분산시킨 조성은 얇은 층만이 겹겹이 쌓여 형성된 것을 알 수 있다. 이에 반해, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 본 발명의 골재생 유도조성물은 균일하게 구성성분이 분산된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 골재생 유도조성물은 인산칼슘계 무기물 및 메틸셀룰로오스와 잔탄검으로만 이루어진 조성보다 균질한 표면을 갖는 것을 확인하였다. 구체적으로 표면거칠기(Rq)를 측정하였을 때, 인산칼슘계 무기물은 54.05㎚이고, 메틸셀룰로오스와 잔탄검으로만 이루어진 조성은 8.445㎚이고, 본 발명의 골재생 유도차폐막은 33.26㎚인 것을 통하여 본 발명의 골재생 유도조성물은 인산칼슘계 무기물이 균질하게 분산되어 있는 것을 알 수 있었다.To confirm this, a scanning electron microscope (SEM, S-400, Hitachi, Japan) and an atomic force microscope (AFM, XE-100, Park Systems Corp., Santa Clara, Calif. USA), the components of the bone regeneration inducing composition of Example 1 were uniformly distributed. The samples of Fig. 3 were measured by lyophilization and platinum coating. It can be seen that only a thin layer is formed by layering the composition of (b) of FIG. 3 in which only methyl cellulose and xanthan gum are dispersed. On the other hand, as shown in FIG. 3 (c), it was confirmed that the composition for bone regeneration induction of the present invention was uniformly dispersed. Further, as shown in Fig. 4, it was confirmed that the bone regeneration inducing composition of the present invention has a homogeneous surface than a composition composed of a calcium phosphate-based inorganic substance, methyl cellulose and xanthan gum. Specifically, when the surface roughness (Rq) was measured, the calcium phosphate-based inorganic material was 54.05 nm, the composition consisting only of methyl cellulose and xanthan gum was 8.445 nm, and the bone regeneration induction shielding film of the present invention was 33.26 nm. It was found that the calcium phosphate-based inorganic material was homogeneously dispersed.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 골재생 유도조성물은 용해 및 분산을 위하여 잔량의 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매로는 생체 재료로 사용되기 위하여 증류수, 정제수 등에서 선택되는 물을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bone regeneration-inducing composition may further include a residual amount of solvent for dissolution and dispersion. The solvent may include water selected from distilled water, purified water and the like to be used as a biomaterial.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 골재생 유도조성물의 점도는 25℃에서 1,000 내지 10,000 cps일 수 있고, 바람직하게는 1,000 내지 5,000 cps일 수 있다. 본 발명의 골재생 유도조성물은 입자상의 인산칼슘계 무기물을 포함하더라도 낮은 점도를 가질 수 있다. 상기와 같은 점도를 가질 경우 체내 주입이 용이한 졸을 제조할 수 있어 주사제형 등으로 체내 주입이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, the viscosity of the bone regeneration-inducing composition may be 1,000 to 10,000 cps at 25 캜, and preferably 1,000 to 5,000 cps. The bone regeneration inducing composition of the present invention may have low viscosity even though it contains particulate calcium phosphate-based minerals. When the viscosity is as described above, it is possible to prepare a sol which is easily injected into the body, and injection into the body is possible with an injection form or the like.
본 발명에서 졸(sol)-젤(gel) 상전이는 특정 온도 이하에서는 졸 상태로 존재하다가 온도가 특정온도 이상으로 상승하면 젤 상태로 변하는 것과, 특정 온도 이상에서 젤 상태로 존재하다가 특정 온도 이하로 내리며 졸 상태로 변하는 것을 의미하는 것으로, 가역적인 반응이다. 상기 졸-겔 상전이 특정온도를 졸-겔 전이온도라고 한다.In the present invention, the sol-gel phase transition exists in a sol state at a specific temperature or lower, and changes into a gel state when the temperature rises to a certain temperature or higher, a gel state exists at a gel state above a specific temperature, Which is a reversible reaction. The specific temperature of the sol-gel phase transition is referred to as the sol-gel transition temperature.
본 발명의 상기 골재생 유도조성물은 상기 졸-겔 전이온도가 35 내지 39℃일 수 있다. 상기 골재생 유도조성물이 체내 주입 전에는 졸 상으로 존재하여 체내 주입이 용이하고, 체내에 주입 후 체온에 의하여 겔화되어 골결손 부위에 형태를 유지하면서 자리잡을 수 있다. 상기 졸-겔 전이온도를 가질 경우 골 결손 부위에 제공된 후 온도를 가감하지 않고도 체온에 의해서만으로 겔형상을 나타내어 타부위로의 골재생 유도조성물의 분산 또는 이탈이 발생하지 않고 집중적으로 균일한 골 재생 효과를 제공할 수 있어 바람직하다.The bone regeneration-inducing composition of the present invention may have a sol-gel transition temperature of 35 to 39 占 폚. The bone regeneration-inducing composition is present in the form of a sol before being injected into the body, so that it is easy to inject into the body. After injection into the body, it is gelled by body temperature and can be held while maintaining its shape in the bone defect. When the sol-gel transition temperature is provided, the gel is formed only at the body temperature without adding or reducing the temperature after being provided to the bone defect site, so that the dispersion or release of the bone regeneration- Can be provided.
또한, 본 발명의 상기 골재생 유도조성물은 골이식 후 일정기간동안 형태 및 강도를 유지하여 우수한 골 재생력을 제공한 후 배출되거나 분해되어 추가 제거술이 필요하지 않아 이차적인 감염위험을 방지할 수 있다.In addition, the bone regeneration-inducing composition of the present invention maintains morphology and strength for a certain period of time after bone grafting, provides excellent bone regeneration ability, and is discharged or decomposed to eliminate the need for additional removal, thereby preventing secondary infection.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 골재생 유도조성물의 G′Gel/ G′sol비가 50 이상일 수 있고, 바람직하게는 70이상, 더 바람직하게는 100이상일 수 있다. 상기 G′Gel은 겔상태 골재생 유도조성물의 저장모듈러스이고, 상기 G′sol은 졸상태 골재생 유도조성물의 저장모듈러스이다. 상기의 졸-겔의 저장모듈러스 차이를 가질 경우 낮은 점도로 주사제형으로 체내에 주입이 용이하고, 체내에 주입된 후 골 결손부위에서 겔화되면서 자리잡고 고정되기 때문에 특정부위에 결착되어 골재생 치유효과를 증대시킬 수 있어 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the G ' Gel / G' sol ratio of the bone regeneration inducing composition may be 50 or more, preferably 70 or more, more preferably 100 or more. The G ' Gel is a storage modulus of the gelated bone regeneration inducing composition and the G' sol is a storage modulus of the sol-state bone regeneration inducing composition. When the sol-gel has a storage modulus difference, it is easy to inject into the body in an injectable form with a low viscosity, and after being injected into the body, it is fixed and gelled at the bone defect site, Can be increased.
이에 따라, 메틸셀룰로오스, 잔탄검 및 인산칼슘계 무기물을 포함함으로써 우수한 생체적합성을 가질 뿐만 아니라 우수한 분산성으로 현저히 향상된 골 결손 완화, 개선 및 치유효과를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 골재생 유도조성물은 골이식 후 체내에서 형태 및 강도를 유지할 수 있는 겔형상을 가짐에 따라 골 결손 부위에 집중적으로 우수한 골 재생력을 제공할 수 있다.Accordingly, by including methyl cellulose, xanthan gum and calcium phosphate-based inorganic substance, it is possible to provide a bone defect which is not only excellent in biocompatibility but also excellent in dispersibility, can be improved, improved and healing effect can be provided. In addition, since the bone regeneration-inducing composition of the present invention has a gel shape capable of maintaining its shape and strength in the body after bone grafting, it can provide excellent bone regeneration ability intensively to a bone defect site.
본 발명의 골재생 유도조성물은 조성물에 포함된 메틸셀룰로오스, 잔탄검, 인산칼슘계 무기물 및 에틸디아민테트라아세트산의 각각의 성분이 가지는 독립적인 특성들만 그대로 가지는 것이 아니라, 각각의 성분이 가지는 고유의 특성과 함께, 각각의 성분의 혼합 및 처리에 의해 발생하는 여러 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성은 높은 물리적 특성 향상, 우수한 골 재생 유도효과 등으로 나타낼 수 있다. 이에 따라 골 결손부위에의 골재생력 향상으로 우수한 골 재생효과를 발현하여 골세포 재생 및 골 결손 부위 재건 시, 손상 전과 같은 수준으로 재생 및 재건될 수 있다. 또한, 체내에 주입 시 겔화되어 다양한 골 결손부위가 있는 주위 조직에서도 우수한 고정력을 발현할 수 있어 집중적인 골재생 치유효과를 발현할 수 있다.The bone regeneration-inducing composition of the present invention is not limited to having only the independent characteristics of each component of methyl cellulose, xanthan gum, calcium phosphate-based inorganic substance and ethyldiamine tetraacetic acid contained in the composition, And may have various properties resulting from the mixing and processing of the respective components. These characteristics can be shown by the improvement of physical properties and the induction of excellent bone regeneration. Accordingly, the bone regeneration effect on the bone defect site can be improved and the regenerated bone fragments can be regenerated and regenerated to the same level as before the bone defect regeneration and bone defect regeneration. In addition, it can be gelled when injected into the body, so that it can exhibit excellent fixing power even in surrounding tissues having various bone defect sites, so that intensive bone regeneration healing effect can be exhibited.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 졸-겔 상전이 골재생 유도조성물에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the sol-gel phase transition bone regeneration inducing composition according to the present invention will be described in more detail by way of examples. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.In addition, the unit of the additives not specifically described in the specification may be% by weight.
[실시예 1] BGM-MC/XT[Example 1] BGM-MC / XT
3차증류수 100㎖에 메틸셀룰로오스(MC, 4,000 CP, 수평균분자량 : 88,000g/mol Simga St. Louis, MO, USA)과 잔탄검(Xanthan gum, XT, 800-1,200 CP, sigma)을 80:20 중량비로 측량하여 2.5g 투입하였다. 50℃에서 600rpm으로 60분간교반하여 완전히 분산이 이뤄진후 0.2M Na2HPO4을 첨가하고 이종골(Mega-Oss Bovine, BGM, Simga St. Louis, MO, USA) 0.01g과 에틸렌다이아민테라트라아세트산, 디소듐염 디하이드레이트(ethylenediamine-tetraacetic acid, disodium salt dihydrate, EDTA, SAMCHUN Pure Chemical Industries Ltd, Korea)을 0.25g을 추가 투입하였다. 상기 혼합조성물을 포함하는 용액을 4℃에서 600rpm으로 30분간 교반하여 졸상태의 골재생 유도조성물을 제조하였다. Methyl cellulose (MC, 4,000 CP, number average molecular weight: 88,000 g / mol, Simga St. Louis, MO, USA) and xanthan gum (XT, 800-1,200 CP, 20 weight ratio, and 2.5 g was added. After complete dispersion, the mixture was stirred at 600 rpm for 60 minutes at 50 ° C, and then 0.2 M Na 2 HPO 4 was added thereto, and 0.01 g of Mega-Oss Bovine (BGM, Simga St. Louis, Mo., USA) 0.25 g of acetic acid, ethylenediamine-tetraacetic acid (EDTA, SAMCHUN Pure Chemical Industries Ltd., Korea) was further added thereto. The solution containing the mixed composition was stirred at 600 rpm for 30 minutes at 4 캜 to prepare a sol-state osteo-regeneration-inducing composition.
[비교예 1] BGM[Comparative Example 1] BGM
이종골(Mega-Oss Bovine,BGM)을 가루상태로 사용하였다.Mega-Oss Bovine (BGM) was used in powder form.
[비교예 2] MC/XT[Comparative Example 2] MC / XT
상기 실시예 1에서 이종골을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다. The same procedure was performed except that the hetero bone was not used in Example 1.
[실험예 1] 골재생 유도조성물의 졸-겔 전이온도 측정[Experimental Example 1] Measurement of sol-gel transition temperature of bone regeneration inducing composition
도 2에 도시된 바와 같이 실시예 1의 조성물 5㎖를 마이크로 튜브에 넣고 항온조(Jeiotech, Korea)에서 25 ℃부터 37℃까지 1℃씩 올려주면서 각 온도에서 5분간 유지시켜 겔화되는 온도를 관찰하였다. 본 발명의 실시예 1의 조성물은 37℃에서 졸 상태에서 겔상태로 변화되는 것을 관찰하였다. 따라서, 본 발명의 골재생 유도조성물은 체내에 주입되면 체온에 의해서 겔화되어 골재생 유도조성물이 골 결손부위에 고정되어 타 부위로의 이탈 및 분산을 방지할 수 있어 집중적인 골재생 치유효과를 발현할 수 있다. 또한, 상기 골재생 유도조성물을 동적기계분석기(DMA; MetraVib, DMA25N)를 통해 측정한 저장모듈러스 G′Gel/ G′sol 비가 매우커서 졸의 낮은 점도로 체내 주입에 용이하고, 체내에 주입되면서 겔화되어 골 결손 부위에 고정되어 우수한 골재생 치유효과를 발현할 수 있다.As shown in FIG. 2, 5 ml of the composition of Example 1 was placed in a microtube and heated at 25 ° C to 37 ° C in a thermostat (Jeiotech, Korea) at 1 ° C for 5 minutes to observe the gelation temperature . It was observed that the composition of Example 1 of the present invention changed from a sol state to a gel state at 37 캜. Therefore, the bone regeneration-inducing composition of the present invention is gelled by body temperature when injected into the body, so that the bone regeneration inducing composition can be fixed to the bone defect site to prevent separation and dispersion into other regions, can do. In addition, the storage modulus G ' Gel / G' sol ratio measured by a dynamic mechanical analyzer (DMA: MetraVib, DMA25N) was very high and the viscosity of the sol was low enough to facilitate injection into the body, So that it is fixed to a bone defect site, and an excellent bone regeneration healing effect can be exhibited.
[실험예 2] 골재생 유도조성물의 성분분석[Experimental Example 2] Analysis of components of bone regeneration inducing composition
도 5에 도시된 바와 같이 적외선 분광분석기(FTIR Spectrum GX, USA)를 이용하여 실시예 1(BGM-MC/XT), 비교예 1(BGM) 및 비교예 2(MC/XT)의 표면 기능기를 확인하였다. 실시예 1 및 비교예 1에서 1,000~1,100㎝-1, 560~600㎝-1에서 PO4 3- 피크를 관찰하여 인산칼슘계 무기물을 포함하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 및 비교예 2에서 3,500 ㎝-1 부근의 수산화기(-OH)피크, 1,700㎝-1 부근의 카보닐(C=O)피크, 1,000㎝-1 부근에서의 에스트(-COO-) 피크를 관팔하였다. 이를 통하여 본 발명의 실시예 1에서 메틸셀룰로오스와 잔탄검의 졸에 인산칼슘계 무기물이 혼합되어 있음을 확인할 수 있었다.The surface functional groups of Example 1 (BGM-MC / XT), Comparative Example 1 (BGM) and Comparative Example 2 (MC / XT) were measured using an infrared spectrophotometer (FTIR Spectrum GX, USA) Respectively. It was confirmed that the PO 4 3- peak was observed at 1,000 to 1,100 cm -1 and 560 to 600 cm -1 in Example 1 and Comparative Example 1, and that it contained a calcium phosphate type inorganic substance. In addition, Example 1 and Comparative Example 2 3,500 ㎝ -1 hydroxyl group (-OH) peak, 1,700㎝ -1 vicinity of the carbonyl (C = O) in the vicinity of the peak, est in 1,000㎝ -1 in the vicinity (-COO- ) Peak. As a result, it was confirmed that the calcium phosphate-based inorganic material was mixed with the sol of methyl cellulose and xanthan gum in Example 1 of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이 결정구조를 확인하기 위하여 X-선 회절분석기(D/Max Ultima III, Rigaku Co., Japan)를 사용하여 실시예 1(BGM-MC/XT) 비교예 1(BGM) 및 비교예 2(MC/XT)의 X-선 회절분석을 확인하였다. 시료는 필름 형태로 CuKα radiation에서 40 kV, 30 mA에서 scan range는 2θ 5 내지 40°에서, scan speed는 4 ℃/min로 설정하여 결정구조를 분석하였다. 이종골의 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite, HA)의 고유 피크인 2θ값 25.5°(201), 31.68°(211) 및 33.78°(202)가 실시예 1에서 관찰되는 것을 확인하고, 비교예 2와 비교하였을 때, 본 발명의 골재생 유도조성물에 이종골이 메틸셀룰로오스 및 잔탄검에 균질하게 분산되어 있음을 확인할 수 있었다.(BGM-MC / XT) Comparative Example 1 (BGM) using an X-ray diffractometer (D / Max Ultima III, Rigaku Co., Japan) And Comparative Example 2 (MC / XT) were confirmed by X-ray diffraction analysis. The crystal structures of the samples were determined by setting the scan speed to 40 kV in CuKα radiation, 30 mA in the scan range at 2θ 5 to 40 °, and the scan speed at 4 ° C / min. It was confirmed that 2? Values of 25.5 ° (201), 31.68 ° (211) and 33.78 ° (202) which are intrinsic peaks of hydroxyapatite (HA) of heterogeneous bone were observed in Example 1 and compared with Comparative Example 2 , It was confirmed that the heterogeneous bone was homogeneously dispersed in methylcellulose and xanthan gum in the bone regeneration inducing composition of the present invention.
[실험예 3] 골재생 유도조성물의 세포독성평가.[Experimental Example 3] Evaluation of cytotoxicity of bone regeneration inducing composition.
상기 실시예 1의 세포독성의 여부를 조사하기 위하여 ISO 10993에 의거하여 MTT(3-(4,5-디메틸디아졸-2-일)-2,5-디페닐테트라졸리움브로마이드)를 이용하여 MTT검색법을 실시하였다. 상기 실시예 1을 상기 배양액에 도 6에 도시된 바와 같이 각 농도별로 주입한 후 37℃에서 24시간 이상 용해하여 용출액을 제조하였다. MTT검색법은 MTT시약이 세포내로 흡수된 후 미토콘드리아의 석신산탈수소효소(succinate dehydrogenase)에 의해 포르마잔(formazan)을 형성한다. 96-웰플레이트의 각 웰(well) 당 NIH-3T3 섬유아세포 5×104 cells/well을 분주하고 24시간 후 용출액을 함유한 DMEM(Dulbecco’s minimum essential medium) 배양액을 갈아 준 후 24시간 동안 37 ℃, 5 % CO2 배양기에서 24 시간동안 배양하였다. Well당 20㎕의 MTT용액을 첨가하여 37 ℃, 5 % CO2 조건에서 4시간 동안 반응시킨 후, 배양액을 버리고 DMSO 100㎕씩 넣어 formazan을 용해한 후, ELISA측정기(ELX 808, Biotek Instruments, Vermont, USA)를 이용하여 570㎚에서 흡광도를 측정하므로써 세포생존율을 측정하였다.To examine the cytotoxicity of Example 1, MTT (3- (4,5-dimethyldiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide) was used as MTT The retrieval method was performed. As shown in FIG. 6, Example 1 was injected into each culture at the respective concentrations and then dissolved at 37 DEG C for at least 24 hours to prepare an eluate. The MTT detection method forms a formazan by the succinate dehydrogenase of the mitochondria after the MTT reagent is absorbed into the cell. Then he gave a change of each well (well) per NIH-3T3 fibroblasts, 5 × 10 4 cells / well the frequency divider and a DMEM (Dulbecco's minimum essential medium) containing the eluent. After 24 hours the culture medium of a 96-well plate for 24 hours to 37 ℃ , And cultured in a 5% CO 2 incubator for 24 hours. After incubation at 37 ° C and 5% CO 2 for 4 hours, the culture medium was discarded and 100 μl of DMSO was added to each well to dissolve formazan. Then, ELISA meter (ELX 808, Biotek Instruments, Vermont, USA). The cell viability was measured by measuring the absorbance at 570 nm.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 실시예 1에서 제조된 골재생 유도조성물의 농도별 용출액은 31.25, 62.5, 125, 250, 500 및 1,000ppm 농도에서 80 % 이상으로 독성이 없는 것을 관찰하였다.As shown in FIG. 7, it was observed that the effluent of each concentration of the bone regeneration inducing composition prepared in Example 1 was not more than 80% at the concentrations of 31.25, 62.5, 125, 250, 500 and 1,000 ppm.
본 발명의 골재생 유도조성물은 세포에 독성이 없는 생체재료로 체내 삽입이 가능하여, 생체재료로서 다양한 응용이 가능할 것이다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The bone regeneration-inducing composition of the present invention can be inserted into a body with a biomaterial that is not toxic to cells, and thus various applications as biomaterials will be possible.
[실험예 4] 골재생 유도조성물의 알칼리성 인산분해효소 활성 측정[Experimental Example 4] Measurement of alkaline phosphatase activity of bone regeneration-inducing composition
조골세포는 세포막에 알칼리성 인산 분해 효소(alkaline phosphatase, ALP)를 가지고 있고, 이 효소는 세포의 외막과 석회화 조직에서 높은 농도로 발견되어 석회화 과정 동안 무기인산은 운반, 세포 분열이나 분화의 조절자 역할을 하며 조골세포 활성의 표지인자로 널리 알려져 있다. 조골세포의 활성에 미치는 영향을 알아보기 위해 도 8에 도시된 바와 같이 조골세포 활성의 지표효소로 널리 알려진 알칼리성 인산분해효소(alkaline phosphate, ALP)를 측정하였다. 구체적으로 세포를 7일, 14일 동안 실시예 1(BGM-MC/XT)을 함께 배양하여 ALP activity Kit(Takara, Japan)를 사용하여 분석하였다.Osteoblasts have alkaline phosphatase (ALP) in the cell membrane, which is found at high concentrations in the outer membrane of the cell and in the calcified tissues. During the calcification process, inorganic phosphates act as modulators of cell transport, cell division and differentiation And is widely known as a marker of osteoblast activity. As shown in FIG. 8, alkaline phosphatase (ALP), which is known as an indicator enzyme of osteoblast activity, was measured in order to examine the effect on the osteoblast activity. Specifically, the cells were cultured for 7 days and 14 days together with Example 1 (BGM-MC / XT) and analyzed using an ALP activity kit (Takara, Japan).
MC3T3-E1 세포를 6-well plate에 각 well당 1×105개씩 분주한 후 10% FBS(Fetal Bovine Serum, GIBCO), 1% 항생제(Penicillin G sodium) 50㎛/㎖, 아스코르빈산(ascorbic acid), 10mM 베타-글리세로인산나트륨 수화물(sodium β-glycerophosphate)가 첨가된 α-MEM(α-minimum essential medium, GibcoBRL, USA)으로 2,4,6일간 100% 습도조건에서 95%의 공기와 5% CO2를 계속 공급하면서 배양하였다. 일정 배양시간이 지난 후 배지를 제거하고, 트립신-EDTA로 세포를 분리시키고 1500rpm에서 6분간 원심분리하였다. 상층액을 제거하고, 다시 10초동안 15,000rpm으로 원심분리하였다. 완전히 상충액을 제거하고 0.5㎖의 멸균증류수를 첨가하여 현탁하였다. 각 세포 현탁액 0.1㎖에 0.1M glycine NaOH 버퍼(pH 10.4) 0.2㎖, 15mM pNPP(p-Nitrophrnyl phophate, sigma, USA) 0.1㎖, 0.1% Triton-X/saline 0.1㎖와 멸균된 증류수 0.1㎖를 혼합하여 37℃에서 30분간 배양한 후, 0.1N NaOH를 0.6㎖ 첨가하여 이들의 반응을 중지시켰다. 96-well plate에 200㎕씩 넣고 ELISA 리더로 410㎚의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 조골세포는 파종 후 배양 6일째 칼슘함량이 가장 높게 나타났으며, 도 8에 도시된 바와 같이 무처리군(NC), 시중에 판매되고 있는 조성물(덱사메타손, dexamethasone, PC) 및 본 발명의 실시예 1(BGM-MC/XT)의 조성물을 비교하였을 때, 실시예 1에서 가장 높은 칼슘함량을 확인할 수 있었다. 이는 시간이 지남에도 불구하고 균일한 분산성 및 생체적합성이 탁월함에 따라 본 발명의 골재생 유도조성물의 골재생력 및 골치유효과가 현저히 우수함을 확인시켜주었다.MC3T3-E1 cells were seeded at a density of 1 × 10 5 cells / well in a 6-well plate and then incubated with 10% fetal bovine serum (GIBCO), 1% antibiotic (Penicillin G sodium) 50 μg / ml, ascorbic acid (GibcoBRL, USA) supplemented with 10 mM β-glycerophosphate (α-MEM) (α-minimum essential medium, GibcoBRL, USA) And 5% CO 2 . After a certain incubation time, the medium was removed, the cells were separated with trypsin-EDTA and centrifuged at 1500 rpm for 6 minutes. The supernatant was removed and centrifuged again at 15,000 rpm for 10 seconds. The confluent solution was completely removed and suspended in 0.5 ml of sterilized distilled water. 0.1 ml of each cell suspension was mixed with 0.2 ml of 0.1 M glycine NaOH buffer (pH 10.4), 0.1 ml of 15 mM pNPP (p-nitropyrnyl phophate, Sigma, USA), 0.1 ml of 0.1% Triton-X / saline and 0.1 ml of sterilized distilled water After incubating at 37 ° C for 30 minutes, 0.6 ml of 0.1 N NaOH was added to stop the reaction. 200 μl of the solution was added to a 96-well plate, and the absorbance was measured at a wavelength of 410 nm using an ELISA reader. The osteoblast cells showed the highest calcium content at 6 days after sowing, and they showed the highest calcium content at 6 days after sowing. As shown in Fig. 8, no treatment group (NC), commercially available composition (dexamethasone, dexamethasone, PC) 1 (BGM-MC / XT), the highest calcium content in Example 1 was confirmed. This demonstrates that the bone regeneration inducing composition of the present invention is remarkably superior in terms of bone regeneration ability and bone marrow efficacy as it is superior in uniform dispersibility and biocompatibility despite the passage of time.
[실험예 5] 골재생 유도조성물의 골재생 효과 확인[Experimental Example 5] Confirmation of bone regeneration effect of bone regeneration inducing composition
본 연구에서 마취제 주입 후 랫의 두부에 시야확보와 무균적 수술환경을 위하여 전기면도기 및 1회용 면도기를 잉용하여 절개 부위의 털을 제모하고, povidon-iodine 용액과 70% 에탄올로 살균하고 수술부위를 격리하였다. 2% lodocaine으로 국소마취한 후 No.14 blade를 이용하여 랫의 두개골의 시상 봉합선을 따라 정중부에 절개를 가하고, 골막기자를 이용하여 골막을 거상하고 박리하여 골재생 유도조성물을 처치할 수 있도록 두개골을 충분히 노출시켰다. Trephine bur(내경 5㎜)를 이용하여 두개골 시상 봉합선에 각 1개씩 원형의 홈을 파서 골재생 유도조성물을 고정시켜 육안적 관찬과 마이크로 CT(Perkin Elmer)를 촬영하여 골재생을 확인하였다.In this study, we used an electric shaver and a disposable razor to dissect hair at the incision site, sterilize it with povidone-iodine solution and 70% ethanol, Isolated. 2% lodocaine, followed by incision in the midline along the sagittal line of the skull of the rat using a No.14 blade, and using the osteocele to lift and remove the periosteum, . Using a trephine bur (internal diameter 5 mm), the osteotomy suture line was cut into circular grooves and the bone regeneration inducing composition was fixed, and gross observation and micro CT (Perkin Elmer) were taken to confirm bone regeneration.
도 9에 도시된 바와 같이 무처리군(a), 비교예 2(b) 및 실시예 1(c)를 고정시킨 후 실험당일, 2주 및 4주 후에 골 재생 정도를 마이크로 CT스캔을 이용하여 실험부위를 촬영하였다. CT촬영 시 관전압은 90kV, 관전류는 88㎂이었으며, 1㎜알루미늄 필러 및 화소 크기가 12.56㎛인 카메라를 사용하였다. CT-Vol분석 프로그램을 이용하여 골 결손부위의 3차원적 재건 및 분석에는 ASBMR에 기준하여 분석하였다. 도 9에 도시된 바와 같이 무처리군(a)와 비교예 2(b) 및 실시예 1(c)을 비교하였을 때, 실시예 1이 골 결손 부위의 우수한 골재생율로 밀도있게 재건되었으며, 이는 본 발명의 골재생 유도조성물의 골재생력 및 골치유효과가 현저히 우수함을 확인시켜주었다.As shown in FIG. 9, the degree of bone regeneration was measured on the day of the experiment, 2 weeks, and 4 weeks after fixing the untreated group (a), the comparative example 2 (b), and the example 1 (c) The experimental site was photographed. The tube voltage was 90 kV and the tube current was 88 μA during the CT scan. A 1 mm aluminum filler and a 12.56 μm pixel camera were used. Three-dimensional reconstruction and analysis of bone defect sites using CT-Vol analysis program were analyzed based on ASBMR. As shown in FIG. 9, when the untreated group (a) was compared with the comparative example 2 (b) and the example 1 (c), the inventive example 1 was reconstructed with excellent bone regeneration rate It was confirmed that the bone regeneration ability and the bone marrow effective amount of the bone regeneration inducing composition of the present invention were remarkably excellent.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이 무처리군(Con), 비교예 2(MC/XT) 및 실시예 1(MC/XT-BGM)의 골 재생율을 확인하였을 때, 본 발명의 실시예 1의 조성물이 골 결손 4주후 신생골 형성능이 현저히 높은 것을 확인할 수 있었다.When the bone regeneration rates of the untreated group (Con), Comparative Example 2 (MC / XT) and Example 1 (MC / XT-BGM) were confirmed as shown in Fig. 10, It was confirmed that the composition had remarkably high new bone formation ability after 4 weeks of bone defect.
도 11에 도시된 바와 같이 무처리군(a,d), 비교예 2(b,e) 및 실시예 1(c,f)를 랫의 두개관에 이식하여 봉합하고, 4주 후에 골 재생도 및 HematoxyIin－Eosin（H－E）조직 염색법을 통하여 재생여부를 관찰하였다. 도 10에 도시된 바와 같이 무처리군(a,d) 및 비교예 2(b,e)은 골 결손 부위에 골이 채워지지 않거나, 일부 채워진 반면, 본 발명의 실시예 1(c,f)은 골 결손 부위에 새로운 골이 채워지면서 골이 재건된 것을 확인할 수 있었다. 같은 시간내에 빠른 골 재생력을 본 발명의 골재생 유도조성물은 유도할 수 있는 것을 알 수 있었다.(A, d), Comparative Example 2 (b, e) and Example 1 (c, f) were transplanted into two openings of a rat and sutured, And HematoxyIin-Eosin (H-E) staining. As shown in FIG. 10, the untreated group (a, d) and the comparative example 2 (b, e) And the bone was reconstructed as a new bone was filled in the bone defect site. It was found that the bone regeneration-inducing composition of the present invention can induce a rapid bone regeneration ability within the same time.
본 발명의 골재생 유도조성물은 우수한 생체적합성을 가지며, 골 결손 부위에 이식 후 겔화되면서 자리잡아 고정력이 우수하여 골 결손 부위에 결착되면서 집중적으로 골 재생력을 향상시킬 수 있으며, 빠르고 우수한 골재생 치유효과를 유도할 수 있다. 이에 따라, 인산칼슘계 무기물의 균일한 분산성으로 균일하게 골 재생력을 나타낼 뿐만 아니라. 체내 주입이 용이하고, 체내 주입과 동시에 체온에 의하여 겔화되어 타 부위로의 이탈 및 분산을 방지할 수 있다. 또한, 생체적합성의 특성을 가지면서 골재생효과가 우수하여 골재생 유도조성물로써 유망한 재료로써 적용될 수 있다.The bone regeneration-inducing composition of the present invention has excellent biocompatibility, is gelled after grafting to a bone defect site, and is excellent in fixative force to bind to a bone defect site, thereby intensively improving bone regeneration ability. Lt; / RTI > As a result, the calcium phosphate-based inorganic material is uniformly dispersed and exhibits a uniform bone regeneration ability. It is easy to inject into the body, and at the same time as the injection into the body, the body is gelled by the body temperature, and separation and dispersion into other parts can be prevented. In addition, it can be applied as a promising material as a bone regeneration inducing composition because it has excellent biocompatibility and bone regeneration effect.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 졸-겔 상전이 골재생 유도조성물이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the sol-gel phase transition bone regeneration-inducing composition has been described in the present invention through specific matters and limited examples. However, the present invention is provided for better understanding of the present invention. It is to be understood that the invention is not limited to those precise embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
Claims (12)
상기 골재생 유도조성물의 G′Gel/ G′sol비가 50 이상인 골재생 유도조성물.
(상기 G′Gel은 겔상태 골재생 유도조성물의 저장모듈러스이고, 상기 G′sol은 졸상태 골재생 유도조성물의 저장모듈러스이다.)And 0.1 to 10% by weight of a calcium phosphate-based inorganic material having an average particle size of 0.4 to 5.0 mm, wherein the microcrystalline cellulose is 50 to 90% by weight of methyl cellulose, 5 to 40% by weight of xanthan gum,
Wherein the G ' Gel / G' sol ratio of the bone regeneration inducing composition is 50 or more.
( Wherein G ' Gel is a storage modulus of the gelated bone regeneration inducing composition, and G' sol is a storage modulus of the sol state bone regeneration inducing composition).
상기 메틸셀룰로오스와 잔탄검은 10:90 내지 90:10 중량비로 포함하는 골재생 유도 조성물.The method according to claim 1,
Wherein said methyl cellulose and black xanthan are present in a weight ratio of 10:90 to 90:10 by weight.
상기 골재생 유도조성물의 점도는 25℃에서 1,000 내지 10,000 cps인 골재생 유도조성물.The method according to claim 1,
Wherein the viscosity of the bone regeneration-inducing composition is 1,000 to 10,000 cps at 25 占 폚.
상기 골재생 유도조성물은 졸-겔 전이온도가 35 내지 39℃인 골재생 유도조성물.The method according to claim 1,
Wherein the bone regeneration inducing composition has a sol-gel transition temperature of 35 to 39 占 폚.
상기 인산칼슘계 무기물은 하이드록시아파타이트, 탄산아파타이트, 인산삼칼슘, 인산수소칼슘, 제1인산칼슘, 제2인산칼슘, 2수소인산칼슘, 제3인산칼슘, 제10인산칼슘 및 피로인산칼슘에서 선택되는 어느 하나 또는 둘이상의 혼합물인 골재생 유도조성물.The method according to claim 1,
Wherein the calcium phosphate-based inorganic material is at least one selected from the group consisting of hydroxyapatite, carbonate apatite, tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium phosphate monobasic, calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, trisodium phosphate, calcium pyrophosphate Wherein the composition is any one or two or more selected.
상기 메틸셀룰로오스는 수평균분자량 10,000 내지 100,000 g/mol인 골재생 유도 조성물.The method according to claim 1,
Wherein said methylcellulose has a number average molecular weight of 10,000 to 100,000 g / mol.
상기 잔탄검은 수평균분자량 10,000 내지 100,000 g/mol인 골재생 유도 조성물.The method according to claim 1,
Wherein said xanthan has a black number average molecular weight of 10,000 to 100,000 g / mol.
상기 메틸셀룰로오스는 메틸기 치환도가 0.5 내지 2.0인 골재생 유도 조성물.The method according to claim 1,
Wherein said methyl cellulose has a methyl group substitution degree of 0.5 to 2.0.
상기 골재생 유도조성물은 에틸렌디아민테트라아세트산을 더 포함하는 골재생 유도조성물.The method according to claim 1,
Wherein the bone regeneration inducing composition further comprises ethylenediaminetetraacetic acid.
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