KR101438745B1 - Method for Preparing Low Crystalline Ceramics Derived from Animal Bone - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동물뼈로부터 저결정성 세라믹재를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 저결정성 세라믹재는 체내에서 생분해가 가능하며, 골전도 능력이 매우 높고, 인체에 안전하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 제조된 저결정성 세라믹재 및 이를 포함하는 골 이식재 및 골 지지체, 생체적합성 고분자를 추가적으로 포함하는 복합재를 제공한다. The present invention provides a method for producing a low crystalline ceramic material from an animal bone. The low crystalline ceramic material of the present invention is biodegradable in the body, has a very high bone conduction ability, and can be safely applied to human body. The present invention also provides a low crystalline ceramic material produced by the method of the present invention, a bone graft material comprising the same, a bone support, and a biocompatible polymer.

Description

동물뼈로부터 유래된 저결정성 세라믹재의 제조 방법{Method for Preparing Low Crystalline Ceramics Derived from Animal Bone}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a low-crystalline ceramic material derived from animal bone,

동물뼈로부터 유래된 저결정성 세라믹재의 제조 방법에 관한 것이다.
To a method for producing a low-crystalline ceramic material derived from an animal bone.

골은 혈액 다음으로 가장 빈번히 이식되며, 각종 골재건술, 척추골 융합술, 불유합성 골절, 중증의 복합골절, 지연유합, 관절유합술, 사지 구제술, 구강 악안면 재건술 및 치과용 임플란트 시술 등 매우 다양한 분야에서 광범위하게 이용되고 있으며, 크기가 작은 낭종성 결손부, 골벽이 양호한 발치창, 단순 골절 등을 충전할 목적으로도 사용된다. 그러나, 부전유합이나 임계결손크기의 골결손부(critical sized defect)를 채우기 위해서는 대체물질이 필요하다. 생체이식용 세라믹은 생체적합성과 기계적 물성이 고분자보다 우수하여 현재까지도 경조직인 골(bone) 결손 및 회손 부위의 재생 및 치료를 목적으로 하는 치과, 정형 및 성형외과에서 가장 널리 사용되고 있는 생체재료이다. 세라믹은 크게 산화계와 비산화계 세라믹으로 나눌 수 있으며 이중 인체에 가장 널리 사용되고 있는 세라믹들로는 인산칼슘과 생활성 유리, 알루미나, 지르코니아 및 이들의 복합체들이다. 그리고 인산칼슘계는 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA), 제삼인산칼슘(tricalcium phosphate, TCP), 제사인산칼슘(tetracalcium phosphate, TTCP), 제이인산칼슘(dicalcium phosphate, DCP) 등이 있고 생활성 유리로는 유리를 기본으로 하는 실리카 계열(silica-based glasses), 인산계열(phosphate-based glasses) 및 유리 세라믹 등이 있다. 또한, 세라믹은 인간과 동물의 골, 어류의 골, 조개 및 오징어 등의 패각 또는 산호 및 계란껍질 등으로부터 얻을 수 있으며, 이중 인간과 동물의 골로부터 채취된 세라믹은 다양한 처리를 통하여 인체 골 재생을 위해 적용되고 있다. The bone is most frequently implanted next to the blood and is widely used in a wide variety of fields such as various bone reconstruction, vertebral bone fusion, nonunion fracture, severe combined fracture, delayed union, arthrodesis, limb salvage, oral maxillofacial reconstruction and dental implant surgery It is also used for filling cystic defect with small size, good extraction window of corollas, and simple fracture. However, substitute materials are needed to fill the defect size or critical sized defect. Biocompatible ceramics are the most widely used biomaterials in dentistry, orthopedics, and plastic surgery for the purpose of regenerating and treating hard tissue bone defects and swollen parts even though biocompatibility and mechanical properties are superior to polymers. Ceramics can be roughly classified into oxidized and non-oxidized ceramics. Among the most widely used ceramics are calcium phosphate, vitrified glass, alumina, zirconia, and their composites. The calcium phosphate system is composed of hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate (TCP), tetracalcium phosphate (TTCP), dicalcium phosphate (DCP) Include silica-based glasses, phosphate-based glasses, and glass ceramics based on glass. Ceramics can be obtained from shells of human and animal bone, fish shells, shells and squid, or corals and egg shells, and ceramics collected from human and animal bone can be used for various purposes, .

현재까지의 골이식법 중 가장 이상적인 방법은 환자 자신에게서 채취한 자가골을 이식하는 방법으로 자가골은 골결손 부위의 골치유 및 골형성 과정에서 다른 골이식재에 비해 뛰어난 능력을 가지고 있다. 그러나 자가골 이식법은 채취 시 전신마취, 부가적인 수술의 필요, 채취 부위의 통증, 골채취량 제한 등의 단점을 가지고 있어 현재에는 자가골을 대체할 수 있는 동종골, 이종골 및 합성골의 쓰임이 점차 늘어가고 있는 추세이다. The most ideal method of bone graft to date is grafting of autologous bone taken from the patient himself. Autogenous bone is superior to other bone graft materials in bone healing and osteogenesis of bone defects. However, autogenous bone grafting has drawbacks such as general anesthesia, need for additional surgery, pain at the harvested site, limitation of bone collection, etc. At present, the use of allografts, xenografts and synthetic bone substitutes for autogenous bone There is a trend.

동종골(allograft)은 동종의 사체나 생존해 있는 다른 공여자에게서 얻는 것으로 이식재를 동결시키거나 동결건조, 탈회동결건조 및 방사선 조사, 고압 멸균 등을 가한 형태로 항원성을 제거하여 면역반응을 최소화시켜 사용한다. 주로 사람에서 동종골을 채취하는 방법은 고관절대치술에서 나오는 대퇴골두와 사체에서 얻게 되나, 사체에서 채취하는 경우 살아있는 환자에서 채취할 때보다 4배 정도의 세균 감염률이 높은 것으로 알려져 있다. 이종골(xenograft)은 소나 돼지 등의 다른 종의 동물에서 골을 채취한 후 동결건조, 탈회동결건조, 그리고 방사선 조사압 및 열 멸균 등을 거쳐 골전도 능력을 기대하는 골이식재이다. 그러나 이러한 동종골과 이종골은 면역반응이나 교차감염면에서 100% 안전하지는 않다. 이러한 단점을 보완하기 위해 최근 많이 사용되고 있는 골이식재가 바로 합성골이다. 합성골(alloplast)은 주로 사람 골의 주재료인 무기질을 인공적으로 합성한 것으로 동종골이나 이종골에 비해 경제적이고, 쉽게 구할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 이들 재료는 골이 형성될 때 골소주의 형성을 용이하게 하는 골전도 물질로 구분되고 있으나 자가골과는 달리 골형성능이 없으므로 자가골에 비해 골형성에 필요한 기간이 길고, 새로 형성되는 골량도 자가골, 동종골, 이종골에 비해 크게 떨어지는 단점을 가지고 있다.Allografts are obtained from allogeneic carcasses or other surviving donors. They are obtained by freezing the graft material, lyophilization, lyophilization, lyophilization, high pressure sterilization, etc. to minimize the immune response do. It is known that the method of collecting allogeneic bone from humans is obtained from the femoral head and the carcass from the hip arthroplasty. However, when it is collected from the carcass, it is known that the bacterial infection rate is about 4 times as high as that obtained from living patients. Xenografts are bone graft materials that are expected to have bone conduction capability after freezing, lyophilization, freeze drying, and radiation sterilization after bone collection in animals such as cattle and pigs. However, allogeneic bone and xenogeneic bone are not 100% safe in terms of immune response or cross-infection. To overcome these shortcomings, synthetic bone is the most popular bone graft material. Synthetic bone (alloplast) is an artificial synthesis of inorganic matter, which is the main material of human bone. It has an advantage that it is economical and easily obtainable compared with allograft or heterogeneous bone. However, these materials are classified as a bone conduction material that facilitates the formation of bone trabeculae when bone is formed. However, since there is no bone type performance unlike the autogenous bone, the period required for bone formation is longer than that of autogenous bone, , And it has a disadvantage that it is significantly lower than that of heterogeneous bone.

현재 골이식재로 사용되는 재료 중에 이종골 이식재가 전체 이식재에서 70-80%를 차지하고 있다. 이종골은 주로 소나 송아지 등에서 골조직을 채취해 이식하는 것으로 골조직을 구하기 쉬운 장점에도 불구하고, 최근 광우병 파동에서 자유롭지 못하다. 또한, 흡수가 느리고 골형성 유도능력이 낮다는 단점이 있다. 임상에서 많이 사용되는 대표적인 이종골(소 해면질골)은 특수 처리과정을 통해 유기성분을 제거한 것으로 이식재로서 우수한 골전도성 치유를 보이는 것으로 알려져 있다. 또한 이종골 이식방법으로 돼지 해면질골을 처리하여 만든 이식재는 단독 혹은 자가골이나 다른 이식재 등과 혼합하여 사용되고 있으며 이미 많은 연구를 통해 골전도성이 인정된 골이식재이다. 그러나 현재까지 자가골을 대체할 수 있는 골이식 방법이 없다. Among bone graft materials, heterogeneous bone grafts account for 70-80% of total implants. The heterogeneous bone is not free from the recent mad cow disease, despite the advantage of easily obtaining bone tissue by collecting and transplanting bone tissue from a cattle or a calf. In addition, it has a disadvantage of slow absorption and low bone formation inducing ability. It is known that osteoid bone, which is widely used in clinical practice, has excellent bone conduction healing as a graft material by removing organic components through special treatment process. In addition, graft materials prepared by treating pig cavernous bone with a heterogeneous bone graft method are used alone or in combination with other bone grafts or other graft materials. However, until now there is no bone graft substitute for autogenous bone.

지난 수년 동안 세라믹 재료의 주 연구초점은 보다 안전한 세라믹 원료의 개발보다는 의료용으로서 상호 기공들이 연결된 높은 다공성을 갖는 블록(block) 또는 입자(particle) 형태의 골 대체재를 개발하는 것이었다. 그 노력에 힘입어 인공합성 세라믹 또는 천연 골로부터 채취된 세라믹 원료를 이용하여 입자 제거법(Flautre et al., J Mater Sci Mater Med, 12, 679-682(2001)), 액체질소법(Hone et al., J Mater Sci Mater Med, 22, 349-355(2011)), 기포형성법(Li et al., J Biomed Mater Res, 61, 109-120(2002)), 고분자 스펀지 템플레이트법(Appleford et al., Biomaterials, 28, 4788-4794(2007)), CAD(Computer aided desing) 시스템을 이용한 프로토타이핑법((Rumpler et al., J Biomed Mater Res, 81A, 40-50(2007)) 등으로 다공성 세라믹 재료를 제조할 수 있게 되었으며, 최근에는 생분해성 고분자와 결합된 유무기 복합체(또는 하이브리드)로 이루어진 생체이식용 재료들이 개발되고 있다. Over the past few years, the primary focus of ceramic materials has been to develop high porosity block or particle-shaped bone substitutes for interconnected pores as a medical rather than for the development of safer ceramic materials. (Flautre et al., J Mater Sci Mater Med , 12, 679-682 (2001)), the liquid nitrogen method (Hone et al ., J Mater Sci Mater Med, 22, 349-355 (2011)), the bubble-forming method (Li et al., J Biomed Mater Res, 61, 109-120 (2002)), the template polymer sponge method (Appleford et al. a, Biomaterials, 28, 4788-4794 (2007 )), ( prototyping method ((Rumpler et al. using Computer aided desing) system, J Biomed Mater Res, 81A, 40-50 (2007)) CAD , such as a porous ceramic Materials, and in recent years, bioactive materials made of organic-inorganic hybrid materials (or hybrids) combined with biodegradable polymers have been developed.

최근까지 생체의료용 세라믹 원료 및 골이식 재료는 부분의 골이식재는 1200℃ 이상의 높은 온도에서 소결과정을 거치면서 제작된 수산화아파타이트로 고결정성을 나타내며, 소결과정 중 결정 성장(grain growth)이 발생하여 골조직에 존재하는 아파타이트보다 수십 배 더 큰 크기를 가진다. 결정도가 높고 입자 크기가 클 경우에는 체내에서 생분해가 거의 불가능하고, 골전도 능력이 매우 낮으며 파골세포에 의해 분해될 수 없다. 따라서 현재 사용되고 있는 다양한 채취된 세라믹보다 인체에 안전하고, 우수한 골형성 효과가 있는 생체의료용 세라믹 골이식 재료는 앞으로는 더욱 중요한 관건이 되고 있다.
Until recently, biomedical ceramic raw materials and bone graft materials showed high crystallinity as hydroxyapatite produced by sintering process at a high temperature of 1200 ° C or higher, and grain growth occurred during the sintering process, Which is tens of times larger than the apatite present in. When the crystallinity is high and the particle size is large, biodegradation in the body is almost impossible, the bone conduction ability is very low, and it can not be decomposed by osteoclasts. Therefore, biomedical ceramic bone graft materials, which are safer to the human body and have superior bone formation effect, are more important than the currently used various ceramics.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 저결정성을 가지며 골형성 능력이 높은 세라믹재를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 돼지뼈로부터 해면골을 수득한 후, 해면골로부터 지방질 및 단백질의 제거하고 건조한 다음, 300-500℃의 온도에서 열처리하고 이를 분말화함으로써 저결정성을 갖는 세라믹재를 제조하는 새로운 방법을 개발하고, 이렇게 재조된 세라믹재의 다양한 응용 가능성을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors have made efforts to develop a ceramic material having low crystallinity and high bone forming ability. As a result, the inventors of the present invention have found that after obtaining cancellous bone from pig bone, removing fat and protein from cancellous bone, drying, and then heat-treating at a temperature of 300-500 ° C and pulverizing the cancellous bone, And by confirming various applications of the ceramic material, the present invention has been completed.

따라서, 본 발명의 목적은 저결정성 세라믹재의 제조방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a low-crystalline ceramic material.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 재조된 세라믹재를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a ceramic material that has been refurbished by the above method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 세라믹재를 포함하는 골 이식재를 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a bone graft material comprising the ceramic material.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 세라믹재를 포함하는 골 지지체를 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a bone support comprising the ceramic material.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 세라믹재 및 생체적합성 고분자를 포함하는 복합재를 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a composite material comprising the ceramic material and the biocompatible polymer.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and claims.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 저결정성(low crystallinity) 세라믹재의 제조방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method of making a low crystallinity ceramic material comprising the steps of:

(a) 동물뼈를 절단하는 단계; (a) cutting the animal bone;

(b) 상기 절단된 동물뼈로부터 피질골 및 혈액을 제거하여 해면골을 수득하는 단계;(b) removing the cortical bone and blood from the cut animal bone to obtain a cancellous bone;

(c) 상기 해면골을 물에 넣고 끓여(boiling) 지방질 및 단백질의 제1차 제거과정을 실시하는 단계; (c) boiling the cancellous bone in water and performing a first removal process of lipid and protein;

(d) 상기 해면골을 건조하는 단계; (d) drying the cancellous bone;

(e) 상기 해면골을 300-500℃에서 열처리하는 단계; 및 (e) heat treating the cancellous bone at 300-500 ° C; And

(f) 상기 열처리된 해면골을 분말화하여 저결정성 세라믹재를 수득하는 단계.
(f) powdering the heat treated cane bone to obtain a low crystalline ceramic material.

본 발명자들은 저결정성을 가지며 골형성 능력이 높은 세라믹재를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 돼지뼈로부터 해면골을 수득한 후, 해면골로부터 지방질 및 단백질의 제거하고 건조한 다음, 300-500℃의 온도에서 열처리하고 이를 분말화함으로써 저결정성을 갖는 세라믹재를 제조하는 새로운 방법을 개발하고, 이렇게 재조된 세라믹재의 다양한 응용 가능성을 확인하였다. The present inventors have made efforts to develop a ceramic material having low crystallinity and high bone forming ability. As a result, the inventors of the present invention have found that after obtaining cancellous bone from pig bone, removing fat and protein from cancellous bone, drying, and then heat-treating at a temperature of 300-500 ° C and pulverizing the cancellous bone, And confirmed the possibility of various applications of the recycled ceramic material.

본 발명의 방법의 기본적인 기술적 사상은 종래 방법의 문제점을 보완하여 저결정성으로 체내에서 생분해가 가능하고, 골형성 능력이 높으며 높은 생체적합성을 갖는 세라믹재를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.The basic technical idea of the method of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic material having low biocompatibility, capable of biodegrading in the body, .

본 발명은 저결정성 세라믹재의 제조방법 및 그의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a low crystalline ceramic material and its use.

본 명세서에서 사용되는 용어, “저결정성(low crystallinity)”은 X선 회절 분석에서 피크(peak)의 너비가 넓을수록 저결정성이 증가하는 것을 의미한다. 한편, 피크의 너비가 좁을수록 고결정성을 나타낸다. As used herein, the term " low crystallinity " means that the broader the width of the peak in the X-ray diffraction analysis, the lower the crystallinity. On the other hand, the narrower the width of the peak, the higher the crystallinity.

본 발명의 방법에 의해 제조된 저결정성 세라믹재는 X선 회절 분석 결과, 전체 피크의 총 면적은 작고, 각각의 피크(회절선 인덱스)의 너비는 전반적으로 넓게 나타났다(표 2).
As a result of X-ray diffraction analysis, the total area of all peaks was small, and the width of each peak (diffraction line index) was broad as a whole (Table 2).

본 발명의 방법을 각 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:
The method of the present invention will be described in detail in each step as follows:

(a) 동물뼈의 절단 (a) Cutting of animal bone

본 발명에 따르면, 우선 동물뼈를 절단한다. According to the present invention, animal bone is first cut.

본 발명에서 이용되는 동물뼈는 바람직하게는 돼지뼈, 소뼈 또는 말뼈이고, 보다 바람직하게는 돼지뼈이다. The animal bone used in the present invention is preferably a pig bone, a bones or a horse bone, more preferably a pig bone.

본 발명에서 이용되는 돼지뼈는 바람직하게는 돼지의 머리뼈, 팔뼈, 다리뼈, 갈비뼈, 복장뼈, 척추뼈, 엉치뼈, 꼬리뼈 또는 치아이고, 보다 바람직하게는 팔뼈, 다리뼈 또는 갈비뼈이며, 보다 더 바람직하게는 팔뼈 또는 다리뼈이고, 가장 바람직하게는 대퇴골이다.The pig bone used in the present invention is preferably a hair bone, an arm bone, a leg bone, a rib, a dress bone, a vertebra bone, a sacral bone, a caudal bone or a tooth of a pig, more preferably an arm bone, a leg bone or a rib, More preferably an arm or leg bone, and most preferably a femur.

동물뼈 절단은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통하여 실시할 수 있다. Animal bone cleavage can be accomplished through a variety of methods known in the art.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 동물뼈는 0.5-5.0 cm3, 보다 바람직하게는 0.5-3.0 cm3, 보다 더 바람직하게는 0.5-2.0 cm3, 가장 바람직하게는 1.0-1.5 cm3 크기로 절단한다.
According to a preferred embodiment of the invention, the animal bone has a size of 0.5-5.0 cm 3 , more preferably 0.5-3.0 cm 3 , even more preferably 0.5-2.0 cm 3 , most preferably 1.0-1.5 cm 3 Cut it.

(b) 동물뼈로부터 해면골 수득 (b) obtaining cancellous bone from animal bone

이어, 절단된 동물뼈로부터 피질골을 제거한다. 피질골 제거는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통하여 실시할 수 있다. Then, the cortical bone is removed from the cut animal bone. Cortical bone removal can be accomplished through a variety of methods known in the art.

피질골이 제거된 해면골 조각을 물에 침적하여 혈액 성분을 제거한다. 바람직하게는 물에 12-72시간, 보다 바람직하게는 12-48시간, 보다 더 바람직하게는 12-24시간, 가장 바람직하게는 24시간 동안 침적시켜 혈액 성분이 제거되도록 한다. The cortical bone is removed by immersing the cortical bone piece in the water. Preferably 12-72 hours, more preferably 12-48 hours, even more preferably 12-24 hours, most preferably 24 hours, in water to remove the blood components.

피질골이 제거된 해면골 조각을 넣는(함침시키는) 물의 양은 특별하게 제한되지 않는다.The amount of water to impregnate (impregnate) a piece of cancellous bone from which cortical bone has been removed is not particularly limited.

절단된 동물뼈로부터 피질골 및 혈액이 제거된 해면골을 수득할 수 있다.
A cancellous bone from which cortical bone and blood have been removed from the cut animal bone can be obtained.

(c) 해면골로부터 지방질 및 단백질 1차 제거 (c) Primary removal of fat and protein from cancellous bone

단계 (b)의 결과물인 해면골을 물에 넣고(함침시키는) 끓인다. 본 발명에 있어서, 해면골을 물에 함침시켜 끓이는 것은 해면골에 존재하는 지방질 및 단백질을 1차적으로 제거하기 위하여 실시한다.The resultant sponge bone of step (b) is put into water (impregnated) and boiled. In the present invention, boiling of the cancellous bone by impregnating the cancellous bone with water is performed in order to primarily remove the lipid and protein present in the cancellous bone.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 해면골을 끓이는 과정은 바람직하게는 24-96시간, 보다 바람직하게는 48-84시간, 보다 더 바람직하게는 60-72시간, 가장 바람직하게는 72시간 동안 실시한다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the process of boiling cancellous bone is preferably carried out for 24-96 hours, more preferably 48-84 hours, even more preferably 60-72 hours, most preferably 72 hours .

(d) 지방질 및 단백질이 1차 제거된 해면골의 건조 (d) Drying of cancellous bone with primary removal of fat and protein

이어, 1차적으로 지방질과 단백질이 제거된 해면골을 건조시킨다. Next, the cancellous bone is first dried with the fat and protein removed.

건조는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통하여 실시할 수 있으며, 가장 바람직하게는 오븐을 이용하여 건조한다. The drying may be carried out by various methods known in the art, and most preferably by using an oven.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 건조는 60℃의 오븐에서 24시간 동안 실시한다. According to a preferred embodiment of the invention, drying is carried out in an oven at 60 DEG C for 24 hours.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 단계 (d) 및 (e) 사이에 상기 건조된 해면골로부터 지방질 및 단백질의 화학적 제거과정을 실시하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, a step of chemically removing lipids and proteins from the dried cancellous bone between steps (d) and (e) may be further included.

지방질 및 단백질의 제거는 당업계에 공지된 다양한 화학적 제거방법을 통하여 실시할 수 있다. Removal of lipids and proteins can be accomplished through a variety of chemical removal methods known in the art.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 건조된 해면골로부터 지방질의 제거는 건조된 해면골에 탄화수소를 포함하는 용매(예컨대, 톨루엔, 메틸사이클로헥산 또는 클로로포름 및 메탄올 용액)를 처리하여 실시한다. 바람직하게는 톨루엔 또는 클로로포름 및 메탄올 용액을 처리하여 지방질을 제거한 후, 해면골은 오븐에서 건조시킨다. According to a preferred embodiment of the present invention, removal of fat from dried cancellous bone is performed by treating the dried cancellous bone with a solvent (e.g., toluene, methylcyclohexane or chloroform and methanol solution) containing hydrocarbon. Preferably, the fat is removed by treatment with toluene or a solution of chloroform and methanol, and then the cancellous bone is dried in an oven.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 건조된 해면골로부터 단백질의 제거는 지방질 제거 후 건조된 해면골에 수용성 아민류 용매(예컨대, 사이클로헥실아민, 에탄올아민, 에틸렌디아민) 또는 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite)을 처리하여 실시한다. 상기 용매는 최대 50% 범위까지 물과 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 해면골에 에틸렌 디아민 또는 또는 하이포아염소산나트륨을 처리하여 단백질을 제거한 다음, 잔존하는 용매를 제거하기 위해 세척한다. 세척에 사용되는 용액은 물, 메탄올, 에탄올, 아세톤 및/또는 이들의 혼합 용액이며 보다 바람직하게는 물이다. 세척 효과를 높이기 위하여 초음파 세척기를 이용할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the removal of the protein from the dried cancellous bone can be accomplished by removing a water soluble amine solvent (e.g., cyclohexylamine, ethanolamine, ethylenediamine) or sodium hypochlorite . The solvent may be used in admixture with water to a maximum extent of 50%. Preferably, the cancellous bone is treated with ethylene diamine or sodium hypochlorite to remove the protein, and then washed to remove residual solvent. The solution used for washing is water, methanol, ethanol, acetone and / or a mixed solution thereof, more preferably water. An ultrasonic cleaner can be used to enhance the cleaning effect.

바람직하게는 세척은 지속적으로 물의 유입이 가능한 용기에 해면골을 넣고 물을 유입시킴으로서 실시하며, 보다 바람직하게는 1-8일간, 보다 더 바람직하게는 3-8일간, 보다 더욱더 바람직하게는 5-6일간 실시한다. 세척은 골 미네랄의 재결정화를 방지하기 위해 물 온도 10-60℃에서 실시한다. Preferably, the washing is carried out by placing the cancellous bone in a container capable of continuously inflowing water and introducing water, more preferably from 1 to 8 days, even more preferably from 3 to 8 days, still more preferably from 5 to 6 Day. Washing is carried out at a water temperature of 10-60 ° C to prevent recrystallization of bone mineral.

세척이 완료(1차)된 해면골에 에틸렌 디아민 용액을 첨가하고 가열하여 해면골에 존재하는 단백질을 다시 한번 제거한다. 에틸렌 디아민 용액을 첨가하고 가열하는 과정은 바람직하게는 80-200℃의 온도로 30-60시간 동안 실시한다. 단백질 제거 과정을 거친 해면골은 잔존하는 용매를 제거하기 위해 물로 제2차 세척한다. 제2차 세척은 바람직하게는 5-20일간, 보다 바람직하게는 10-20일간, 보다 더 바람직하게는 15-17일간 실시한다. 제2차 세척이 완료된 해면골 조각은 오븐에서 건조시킨다. Ethylene diamine solution is added to the spongy bone after washing (primary), and the protein present in the spongy bone is once again removed by heating. The process of adding and heating the ethylenediamine solution is preferably carried out at a temperature of 80 to 200 DEG C for 30 to 60 hours. The cancellous bone that has undergone the protein removal process is secondly washed with water to remove residual solvent. The second washing is preferably carried out for 5-20 days, more preferably 10-20 days, even more preferably 15-17 days. After the second washing, the piece of cancellous bone is dried in the oven.

(e) 건조된 해면골의 열처리 (e) Heat treatment of dried cancellous bone

건조된 해면골을 열처리한다. Heat dried cancellous bone.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 건조된 해면골을 300-500℃의 건열 조건 하에서 열처리한다. 보다 바람직하게는 300-450℃, 보다 더 바람직하게는 350-450℃, 가장 바람직하게는 350-400℃에서 실시한다. 열처리에 이용되는 온도에 도달하기 위해 분당 10℃씩 승온시킨다. 바람직하게는 열처리는 10-30시간, 보다 바람직하게는 15-30시간, 보다 더 바람직하게는 15-25시간 동안 실시한다. According to a preferred embodiment of the present invention, the dried cancellous bone is heat-treated under dry heat at 300-500 ° C. More preferably 300-450 占 폚, even more preferably 350-450 占 폚, and most preferably 350-400 占 폚. The temperature is increased by 10 ° C per minute to reach the temperature used for the heat treatment. Preferably, the heat treatment is carried out for 10-30 hours, more preferably 15-30 hours, even more preferably 15-25 hours.

상기 단계 (d)와 (e) 사이에 지방질 및 단백질의 화학적 제거과정을 추가적으로 실시하지 않는 경우, 열처리는 100-400℃에서 10-48시간, 보다 바람직하게는 200-400℃에서 20-48시간, 보다 더 바람직하게는 300-400℃에서 30-48시간 동안 실시한다. If no further chemical removal of lipids and proteins is carried out between steps (d) and (e), the heat treatment is carried out at 100-400 ° C for 10-48 hours, more preferably at 200-400 ° C for 20-48 hours , Still more preferably at 300-400 DEG C for 30-48 hours.

본 발명에서 열처리는 종래에 알려진 열처리 온도(1200℃)보다 낮은 온도에서 실시된다. 골조직에 존재하는 아파타이트는 고온의 열처리 과정을 거치면서 고결정성을 갖게 되는데, 본 발명의 방법에 의해 제조된 세라믹재는 저온의 열처리 과정을 거치기 때문에 저결정성을 나타낸다(도 7a-c). 고결정성을 갖는 세라믹재는 체내에서 생분해가 거의 불가능하고 골전도 능력이 매우 낮으며 파골세포의해 분해될 수 없어 골 이식재 및 골 지지체로 이용되는데 어려움이 있다.
In the present invention, the heat treatment is performed at a temperature lower than a conventionally known heat treatment temperature (1200 ° C). The apatite present in the bone tissue has a high crystallinity while being subjected to a heat treatment at a high temperature. The ceramic material produced by the method of the present invention exhibits a low crystallinity due to a low temperature heat treatment (FIGS. Ceramic material with high crystallinity is almost impossible to biodegrade in the body, has very low bone conduction ability, and can not be degraded by osteoclasts, making it difficult to use it as bone graft material and bone support.

(f) 해면골을 분말화하여 저결정성 세라믹재를 수득 (f) pulverizing cancellous bone to obtain a low-crystalline ceramic material

열처리한 해면골을 분말화하여 최종적으로 저결정성 세라믹재를 수득한다. 분말화는 당업계에 공지된 다양한 분말화 방법을 통하여 실시할 수 있다. The heat treated cancellous bone is pulverized to finally obtain a low crystalline ceramic material. The pulverization may be carried out through various pulverization methods known in the art.

상기 제조된 저결정성 세라믹재는 1.6-1.8 At%의 Ca/P 비율, 105-130 m2/g의 비표면적 및 0.8-0.95 cm3/g·의 BJH 탈착(desorption) dV/dlog(D) 동공부피 값을 갖는다. The prepared low crystalline ceramic material has a Ca / P ratio of 1.6-1.8 At%, a specific surface area of 105-130 m 2 / g and a BJH desorption dV / dlog (D) of 0.8-0.95 cm 3 / And has a pupil volume value.

본 발명에 따르면, 본 발명의 방법에 의해 제조된 저결정성 세라믹재에 추가적으로 항생제/항균제 처리 또는 방사선(감마선)을 조사할 수 있다. According to the present invention, in addition to the low-crystalline ceramic material produced by the method of the present invention, an antibiotic / antimicrobial treatment or radiation (gamma ray) can be irradiated.

본 발명에서 항생제 및 항균제는 당업계에 알려진 다양한 항생제 및 항균제를 이용할 수 있다. 바람직하게는 페니실린계, 세펨계, 반코마이신, 스트렙토마이신, 바시트라신, 그라미시딘, 플라보포스폴리폴계, 폴리믹신계, 폴리에텔계, 니토로이미다졸계, 니트로후란계, 퀴놀론계, 리팜피신, 설포나마이드, 트리메토프림, 아미노글리코사이드계, 페니콜계, 린코사마이드계, 마크로라이드계, 스트렙토그라민계, 플로이로무틸린계 및 테트라사이크린계로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. In the present invention, various antibiotics and antibacterial agents known in the art can be used as antibiotics and antibacterial agents. Preferred examples of the antioxidant include phencyclene, cephem, vancomycin, streptomycin, bacitracin, gramicidin, flavopolpol, polymnic, polyether, nitroimidazole, nitrofuran, quinolone, And may be selected from the group consisting of rifampicin, sulfomimide, trimethoprim, aminoglycoside, pennikol, rinkosamid, macrolide, streptoglamine, flurohmutilin and tetracycline.

본 발명에 따르면, 본 발명의 방법에 의해 제조된 저결정성 세라믹재에 추가적으로 탈미네랄화(deminerallization)를 실시할 수 있다. 본 발명의 탈미네랄화 과정에는 질산, 황산, 염산, 인산 및 이들의 혼합용액을 사용할 수 있으며 5 내지 80 부피% 범위에서 1 내지 24시간 동안 침지하여 사용될 수 있다. According to the present invention, demineralization can be performed in addition to the low-crystalline ceramic material produced by the method of the present invention. The demineralization process of the present invention may use nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, or a mixture thereof, and may be used by immersing in the range of 5 to 80% by volume for 1 to 24 hours.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 1.6-1.8 At%의 Ca/P 비율, 105-130 m2/g의 비표면적 및 0.8-0.95 cm3/g·의 BJH 탈착(desorption) dV/dlog(D) 동공부피 값을 갖는 저결정성 세라믹재를 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides a process for the preparation of a composition comprising a Ca / P ratio of 1.6-1.8 At%, a specific surface area of 105-130 m 2 / g and a BJH desorption dV / dlog of 0.8-0.95 cm 3 / (D) a low crystalline ceramic material having a pore volume value.

본 발명의 저결정성 세라믹재는 종래의 세라믹재 및 생 뼈 입자와 비교하여 높은 칼슘/인 비율을 갖는다(표 1). 칼슘/인 비율은 세포의 접착 및 성장에 중요한 인자로 높은 칼슘/인 비율은 골형성에 긍정적인 영향을 미친다. The low crystalline ceramic material of the present invention has a high calcium / phosphorus ratio compared to conventional ceramic materials and raw bone particles (Table 1). The calcium / phosphorus ratio is an important factor in cell adhesion and growth, and the high calcium / phosphorus ratio has a positive effect on bone formation.

본 발명의 저결정성 세라믹재는 종래의 세라믹재 및 생 뼈 입자보다 높은 비표면적을 갖는다(도 5). 비표면적은 단위 부피당 면적으로 비표면적이 클수록 세포부착이 유리하여 골유착이 촉진된다. The low crystalline ceramic material of the present invention has a higher specific surface area than the conventional ceramic material and raw bone particles (Fig. 5). The specific surface area is an area per unit volume, and as the specific surface area is larger, cell attachment is facilitated and osseointegration is promoted.

본 발명의 저결정성 세라믹재는 종래의 세라믹재 및 생 뼈 입자보다 높은 BJH 탈착(desorption) dV/dlog(D) 동공부피 값을 나타내는데(도 6), 이는 본 발명의 저결정성 세라믹재가 우수한 미세 기공크기 및 분포도를 갖는다는 것을 의미하며 결과적으로 골신생을 촉진시킬 것으로 예상된다. The low crystalline ceramic material of the present invention exhibits a BJH desorption dV / dlog (D) pore volume value (FIG. 6) higher than conventional ceramic materials and raw bone particles, Pore size and distribution, and is expected to promote osteogenesis as a result.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 세라믹재를 포함하는 골 이식재를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a bone graft material comprising the ceramic material of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어 “골이식재”는 골 사이의 공간을 메워주는 가교역할을 하는 물질을 의미하고, 골절이나 뼈의 결손 부분을 채워주어 골의 고정화 및 안정화시킴으로써 골치유에 중요한 역할을 하며 골형성을 촉진시킨다. 골이식재는 정형외과, 신경외과 및 치과 등에서 사용되며 예컨대, 디스크 수술 시 골 결손부위에 사용되어 골 재생을 유도하며, 임플란트 시술 및 구강 악 골결손 수복에도 사용될 수 있다.
As used herein, the term " bone graft material " refers to a material that acts as a bridge for filling the spaces between the bones, and plays an important role in bone healing by immobilizing and stabilizing the bone by filling fractured portions or bone defects. . The bone graft material is used in orthopedics, neurosurgery and dentistry, and is used, for example, in bone defect sites during disc surgery to induce bone regeneration, and can be used for implant treatment and oral bone defect repair.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 세라믹재를 포함하는 골 지지체를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a bone support comprising the ceramic material of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어 “골 지지체(bone scaffold)”는 구조내외에 파종된 세포의 부착, 분화 및 조직 주변으로부터 이동되는 세포의 증식과 분화에 적합한 지지체 역할을 제공하는 생체재료를 의미한다. As used herein, the term " bone scaffold " refers to a biomaterial that provides a support for the attachment, differentiation, and proliferation and differentiation of cells that are sown in and out of the structure.

본 발명에 따르면, 본 발명의 골 지지체는 골체(bone shaft), 쐐기(wedge), 링(ring), 골 스트리이프(bone strip), 골 블록(bone block), 골 칩(bone chip), 골 입자(bone particle), 골 가루(bone powder) 등으로 제조될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.According to the present invention, the bone support of the present invention includes a bone shaft, a wedge, a ring, a bone strip, a bone block, a bone chip, But not limited to, bone particles, bone powder, and the like.

본 발명의 골지지체는 조직재생 및 상처 또는 다양한 질병의 치료를 위한 생체이식용 지지체로 제조될 수 있다. 본 발명의 골 지지체는 다른 이종골 및 동종골 유래 세라믹보다 인체에 안전하게 사용할 수 있고, 자가골 유래 세라믹에 비해 공급이 원활하며, 인공 합성 세라믹 보다 생체적합성이 우수하다.
The ocular lipid of the present invention can be produced as a biodegradable support for tissue regeneration and wound or treatment of various diseases. The bone support of the present invention can be safely used in the human body than other heterogeneous bone and allogeneic bone-derived ceramics, and is more easily supplied than the autogenous bone-derived ceramics, and is more biocompatible than artificial synthetic ceramics.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 발명의 세라믹재 및 생체적합성 고분자를 포함하는 복합재를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a composite material comprising the ceramic material and the biocompatible polymer of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어“생체적합성(Biocompatible)"는 생체에 투여되어서 바람직하지 않은 장기적 효과를 유도하지 않는 것을 의미한다. As used herein, the term " biocompatible "means administered to a living body to not induce undesirable long-term effects.

본 발명에서 이용되는 생체적합성 고분자는 폴리다이옥사논, 폴리글리콜산, 폴리락트산, 폴리카프락톤, 락트산-글리콜산 공중합체, 글리콜산-트라이메틸카보네이트, 글리콜산-ε-카프로락톤, 폴리글리코네이트, 폴리글락틴, 폴리아미노산, 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 이들의 혼합물, 및 이들의 공중합체; 콜라젠, 젤라틴, 키틴/키토산, 알지네이트, 알부민, 히알루론산, 헤파린, 피브리노겐, 셀롤로오스, 덱스트란, 펙틴, 폴리라이신, 폴리에틸렌이민, 덱사메타손, 콘드로이친 설페이트, 라이소자임, DNA, RNA, RGD 등의 단백질 유도체; 지질, 성장인자, 성장 호르몬, 펩타이드 의약품, 단백질 의약품, 소염진통제, 항암제, 항바이러스제, 성호르몬, 항생제, 항균제 및 이들의 화합물; 콜라겐, 알부민, 셀룰로오스, 아가로스, 알지네이트, 헤파린, 히아루론산, 키토산으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. The biocompatible polymer to be used in the present invention may be at least one selected from the group consisting of polydioxanone, polyglycolic acid, polylactic acid, polycaprolactone, lactic acid-glycolic acid copolymer, glycolic acid-trimethyl carbonate, glycolic acid-epsilon -caprolactone, polyglyconate , Polyglyactins, polyamino acids, polyanhydrides, polyorthoesters, mixtures thereof, and copolymers thereof; Protein derivatives such as collagen, gelatin, chitin / chitosan, alginate, albumin, hyaluronic acid, heparin, fibrinogen, celluloses, dextran, pectin, polylysine, polyethyleneimine, dexamethasone, chondroitin sulfate, lysozyme, DNA, RNA and RGD ; Lipids, growth factors, growth hormones, peptide drugs, protein drugs, antiinflammatory agents, anticancer agents, antiviral agents, sex hormones, antibiotics, antibacterial agents and compounds thereof; Collagen, albumin, cellulose, agarose, alginate, heparin, hyaluronic acid, chitosan.

본 발명의 복합재는 본 발명의 세라믹재 뿐 만 아니라 종래에 당업계에 알려진 세라믹재를 포함할 수 있다. 본 발명의 세라믹재는 제조과정에서 입자의 크기를 다양하게 조절할 수 있어 돼지뼈로부터 유래된 세라믹재 뿐만이 아닌 이종골, 동종골, 자가골 유래 및 인공 합성 세라믹과 혼합하여 사용할 수 있다. 인공합성 세라믹은 인산칼슘계 세라믹, 생활성 유리, 알루미나, 지르코니아 또는 이들의 복합체일 수 있다. The composite material of the present invention may include not only the ceramic material of the present invention, but also ceramic materials conventionally known in the art. The ceramic material of the present invention can control the size of the particles in various ways during the manufacturing process and can be used not only with the ceramic material derived from the pig bone, but also with the mixed bone, allogeneic bone, autogenous bone and artificial synthetic ceramics. The artificial synthetic ceramics may be calcium phosphate-based ceramics, life-like glass, alumina, zirconia, or a composite thereof.

본 발명의 복합재는 인공뼈, 인공관정, 뼈시멘트, 턱뼈, 안면부위의 소형뼈, 사지 소형뼈, 임플란트, 지대주, 충진재, 도재, 브라켓, 코어, 포스트를 포함한 경조직 재생을 위한 지지체, 조인트, 뼈고정 디바이스, 척추 고정 디바이스, 복합 차폐막(membrane)의 제조에 이용될 수 있다. The composite material of the present invention can be used as a support, joint, bone for hard tissue regeneration including artificial bone, artificial joint, bone cement, jaw bone, small bones of bone, limb bones, implants, abutments, fillers, ceramics, brackets, Fixed devices, spinal fixation devices, and composite shielding membranes.

본 발명의 복합재를 생체의료용 재료로 사용할 경우, 어떤 형태로도 적용할 수 있으며, 예컨대, 블록, 필름, 필라멘트, 섬유, 메쉬, 직포/부직포, 니트, 알갱이, 입자, 플레이트, 볼트/너트, 못 등이 될 수 있으며 두 가지 이상의 형태가 복합된 형태도 가능하다.
When the composite material of the present invention is used as a biomedical material, it can be applied in any form, and examples thereof include a block, a film, a filament, a fiber, a mesh, a woven / nonwoven fabric, a knit, And the like, or a combination of two or more forms is possible.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명은 동물뼈로부터 저결정성(low crystallinity) 세라믹재를 제조하는 방법을 제공한다. (I) The present invention provides a method for producing a low crystallinity ceramic material from animal bone.

(ⅱ) 본 발명의 저결정성 세라믹재는 체내에서 생분해가 가능하며, 골전도 능력이 매우 높고, 인체에 안전하게 적용될 수 있다. (Ii) The low crystalline ceramic material of the present invention is biodegradable in the body, has a high bone conduction ability, and can be safely applied to human body.

(ⅲ) 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 제조된 저결정성 세라믹재를 제공한다.(Iii) The present invention provides a low crystalline ceramic material produced by the method of the present invention.

(ⅳ) 본 발명은 본 발명의 저결정성 세라믹재를 포함하는 골 이식재 및 골 지지체, 본 발명의 세라믹재 및 생체적합성 고분자를 포함하는 복합재를 제공한다.
(Iv) The present invention provides a bone graft material and a bone support comprising the low-crystalline ceramic material of the present invention, the ceramic material of the present invention, and a composite material comprising the biocompatible polymer.

도 1은 대표적인 소 뼈 유래 제품인 BioOss, 본 발명의 방법 1에 따라 돼지 뼈로부터 제조된 세라믹 입자(P350C)와 소 뼈를 이용하여 제조된 세라믹 입자(B350C), 방법 2에 따라 돼지 뼈로부터 제조된 세라믹 입자(P350N)의 형태학적 특징을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 그림이다.
도 2는 BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자(live bone) 표면의 칼슘/인의 비율을 분석한 EDS(energy dispersive spectrometer) 결과이다.
도 3은 BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자의 XRD(X-ray diffraction) 결과이다.
도 4는 BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자의의 TGA(thermogravimetry analyzer) 결과이다.
도 5는 BioOss, P350C, B350C 및 P350N의 BET (Brunauer-Emmett-Teller)의 검사 결과이다.
도 6은 BioOss, P350C, B350C, P350N의 기공 크기와 분포를 BJH (Barret-Joyner-Halenda)법에 의하여 측정한 결과이다.
도 7은 P350C, P350N 및 고온(1200℃)에서 제조한 돼지 뼈 유래의 세라믹 입자(P1200N)의 XRD(X-ray diffraction) 측정 결과이다.
도 8은 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주와 8주째의 일반 방사선 촬영 사진이다.
B350C: 350℃에서 열처리한 소 해면골 이식; P350C: 350℃에서 열처리한 돼지 해면골 이식.
도 9는 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주와 8주째에 촬영한 마이크로 CT 3D 사진이다.
B350C: 350℃에서 열처리한 소 해면골 이식; P350C: 350℃에서 열처리한 돼지 해면골 이식.
도 10은 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주와 8주째에 촬영한 마이크로 CT 3D 사진의 정중단면이다.
B350C: 350℃에서 열처리한 소 해면골 이식; P350C: 350℃에서 열처리한 돼지 해면골 이식.
도 11은 400℃에서 열처리한 돼지 해면골 조각의 SEM 사진이다.
a1-3: P400, b1-3: P1200. a1 및 b1: ×30, a2 및 b2: ×2,000, a3 및 b3: ×20,000
도 12는 400℃에서 열처리한 돼지 해면골 조각의 X-선 회절 데이터이다.
도 13은 400℃에서 열처리한 돼지 해면골 조각의 포어 크기 분포 데이터이다.
a: P400, b: P1200.
도 14는 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주와 8주째의 일반 방사선 촬영 사진이다.
a1: 4주째 대조군, a2: 8주째 대조군, b1: 4주째 P400군(400℃에서 열처리한 돼지 해면골 이식), b2: 8주째 P400군, c1: 4주째 P1200군(1200℃에서 열처리한 돼지 해면골 이식), c2: 8주째 P1200군.
도 15는 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주와 8주째에 촬영한 마이크로 CT 3D 사진이다.
a1: 4주째 대조군, a2: 8주째 대조군, b1: 4주째 P400군, b2: 8주째 P400군, c1: 4주째 P1200군, c2: 8주째 P1200군.
도 16은 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주째에 두개골 결손 부위를 염색한 사진이다.
a1-3: 대조군, b1-3: P400군, c1-3: P1200군, 화살표: 결손부위 가장자리, 별표: 봉합 재료.
샘플은 H&E 염색함(a1, b1 및 c1; ×10, a2-3, b2-3 및 c2-3; ×100, a2, b2 및 c2; 결손부위 가장자리, a3, b3 및 c3; 결손부위 중앙부.
도 17은 랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 8주째에 두개골 결손 부위를 염색한 사진이다.
a1-3: 대조군, b1-3: P400군, c1-3: P1200군, 화살표: 결손부위 가장자리, 별표: 봉합 재료.
샘플은 H&E 염색함(a1, b1 및 c1; ×10, a2-3, b2-3 및 c2-3; ×100, a2, b2 및 c2; 결손부위 가장자리, a3, b3 및 c3; 결손부위 중앙부.
Figure 1 shows the results of a representative bone-derived product BioOss, ceramic particles (P350C) prepared from porcine bone according to the method 1 of the present invention and ceramic particles (B350C) prepared using bovine bone, The morphological characteristics of the ceramic particles (P350N) were observed with a scanning electron microscope (SEM).
FIG. 2 shows results of energy dispersive spectrometry (EDS) analysis of BioOss, P350C, B350C, P350N and calcium / phosphorus ratios on the surface of live bone without heat treatment.
Fig. 3 shows XRD (X-ray diffraction) results of BioOss, P350C, B350C, P350N and untreated porcine bone particles.
FIG. 4 is a TGA (thermogravimetry analyzer) result of BioOss, P350C, B350C, P350N and untreated porcine raw bone particles.
Figure 5 shows the results of the BET (Brunauer-Emmett-Teller) test of BioOss, P350C, B350C and P350N.
6 shows the results of measurement of pore size and distribution of BioOss, P350C, B350C, and P350N by the BJH (Barret-Joyner-Halenda) method.
7 shows XRD (X-ray diffraction) measurement results of porcelain bone-derived ceramic particles (P1200N) prepared at P350C, P350N and high temperature (1200 DEG C).
Figure 8 is a plain radiograph of the rat skull defect model at 4 and 8 weeks after bone grafting.
B350C: cow sponge graft heat treated at 350 ℃; P350C: Porcine sponge bone implant heat treated at 350 ° C.
FIG. 9 is a micro CT 3D photograph taken at 4 weeks and 8 weeks after bone graft in a rat skull defect model. FIG.
B350C: cow sponge graft heat treated at 350 ℃; P350C: Porcine sponge bone implant heat treated at 350 ° C.
10 is a median cross-sectional view of a micro CT 3D photograph taken at 4 and 8 weeks after bone graft in a rat skull defect model.
B350C: cow sponge graft heat treated at 350 ℃; P350C: Porcine sponge bone implant heat treated at 350 ° C.
11 is an SEM photograph of a porcine sponge bone piece heat-treated at 400 ° C.
a1-3: P400, b1-3: P1200. a1 and b1: x30, a2 and b2: x2,000, a3 and b3: x20,000
12 is X-ray diffraction data of a porcine spongy bone fragment heat-treated at 400 ° C.
13 is pore size distribution data of a porcine spongy bone fragment heat-treated at 400 ° C.
a: P400, b: P1200.
14 is a plain radiograph of the rat skull defect model at 4 and 8 weeks after bone graft.
b1: P400 group at the 8th week, c1: P1200 group at the 4th week (P400 group at the 4th week after the heat treatment at 1200 占 폚) Transplantation), c2: P1200 group at 8 weeks.
15 is a micro CT 3D photograph taken at 4 and 8 weeks after bone graft in a rat skull defect model.
b1: P400 group at the 4th week, b2: P400 group at the 8th week, c1: P1200 group at the 4th week, c2: P1200 group at the 8th week, a1: control group at the 4th week, a2: control group at the 8th week.
FIG. 16 is a photograph of a rat skull defect model in which a skull defect area is stained at 4 weeks after bone grafting.
a1-3: Control group, b1-3: P400 group, c1-3: P1200 group, Arrow: Edge of defected area, asterisk: Suture material.
The samples were stained with H & E (a1, b1 and c1; × 10, a2-3, b2-3 and c2-3; × 100, a2, b2 and c2; marginal edge, a3, b3 and c3;
FIG. 17 is a photograph of a skull defect model at the eighth week after bone graft in a rat skull defect model. FIG.
a1-3: Control group, b1-3: P400 group, c1-3: P1200 group, Arrow: Edge of defected area, asterisk: Suture material.
The samples were stained with H & E (a1, b1 and c1; × 10, a2-3, b2-3 and c2-3; × 100, a2, b2 and c2; marginal edge, a3, b3 and c3;

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험방법Experimental Method

1: 돼지 골을 이용한 유기물이 제거된 저결정성 세라믹 재료의 제조(350℃ 열처리)1: Preparation of Low Crystalline Ceramic Material Removing Organics from Porcine Bone (350 ℃ Heat Treatment)

1-1. 전처리 공정1-1. Pretreatment process

돼지의 대퇴부 부위에서 취득한 뼈를 골절단기를 이용하여 약 1-1.5cm3 크기로 절단하고 피질골을 제거하였다. 돼지의 대퇴부에서 피질골은 해면골과 육안으로 구별가능하기 때문에 골절단기를 이용하여 간단하게 제거하였다. 상기 절단하여 획득한 해면골 조각을 증류수에서 24시간 동안 침적하여 해면골에 존재하는 혈액 성분을 제거하였다. 상기 증류수로 세척된 해면골 조각을 24시간마다 증류수를 교환하며 72시간 동안 끓여, 해면골에 존재하는 지방질과 단백질을 1차적으로 제거하였다. 이때 세척과 지방질과 단백질의 1차 제거에 사용된 증류수의 양은 사용된 뼈의 부피에 4배가 되도록 하였다. 상기 1차적으로 지방질과 단백질이 제거된 해면골 조각을 60℃의 오븐에서 24시간 동안 완전히 건조시켰다.The bone obtained from the femoral region of the pig was cut to a size of about 1-1.5 cm 3 using a short-term fracture, and the cortical bone was removed. Since the cortical bone in the thigh of the pig is distinguishable from the cancellous bone and the cancellous bone, it is simply removed using a short-term fracture. The piece of cancellous bone obtained by cutting was immersed in distilled water for 24 hours to remove blood components present in the cancellous bone. The pieces of cancellous bone washed with the distilled water were replaced with distilled water every 24 hours and boiled for 72 hours to primarily remove the lipids and proteins present in the cancellous bone. At this time, the amount of distilled water used for washing and primary removal of fat and protein was 4 times the volume of bone used. The cancellous bone fragments, from which the fat and protein were removed, were completely dried in an oven at 60 DEG C for 24 hours.

1-2. 탈지처리 공정1-2. Degreasing process

전처리된 해면골 조각을 톨루엔 용매와 탈지 처리를 위해 고안된 Soxhlet 장치를 이용하여 72시간 동안 탈지처리하였다. 탈지처리가 완료된 뼈 조각은 80℃의 오븐에서 완전히 건조시켰다.The pretreated cancellous bone pieces were degreased for 72 hours using a toluene solvent and a Soxhlet apparatus designed for degreasing treatment. The degreased bone fragments were completely dried in an oven at 80 ° C.

1-3. 탈단백 처리공정1-3. Deproteinization process

탈지 처리가 완료된 해면골 600 g 당 99% 농도의 에틸렌 디아민(ethylene diamine)용액 1,000 ㎖과 증류수 50 ㎖를 첨가(1,000 ㎖의 에틸렌 디아민 용액 및 50 ㎖의 증류수를 첨가한다는 의미)하여 80-200℃(바람직한 온도는 115℃, 온도 상한선은 200℃)에서 가열하여 50 시간동안 해면골 조각 중에 존재하는 단백질을 제거하였다. 탈단백 처리가 완료된 해면골 조각에 잔존하는 용매를 제거하기 위하여 해면골 조각을 밑 부분에 격자로 홈이 있는 원통 유리용기에 넣고 지속적으로 증류수를 유입시켜 6일간 세척하였다. 1차 수세가 완료된 해면골 조각 600 g 당 99% 농도의 에틸렌 디아민 용액을 1,000 ㎖ 첨가하고 115℃ 이상으로 50 시간동안 가열하여 해면골 조각 중에 존재하는 단백질을 2차 제거하였다. 탈단백 처리가 완료된 뼈 분말에 잔존하는 용매를 제거하기 위하여 해면골 조각을 원통 유리용기에 넣고 지속적으로 증류수를 유입시켜 17일간 세척하였다. 2차 세척이 완료된 해면골 조각은 160℃의 오븐에서 완전히 건조시켰다.1,000 ml of a 99% ethylene diamine solution and 50 ml distilled water were added to 600 g of the cancellous bone after the degreasing treatment (80 ml of ethylenediamine solution and 50 ml of distilled water were added) The preferred temperature was 115 [deg.] C, and the upper temperature limit was 200 [deg.] C) to remove proteins present in the cancellous bone fragments for 50 hours. In order to remove the solvent remaining on the decolorized cancellous bone pieces, the cancellous bone pieces were placed in a cylindrical glass container with grooves at the bottom and continuously washed with distilled water for 6 days. 1,000 ml of a 99% ethylene diamine solution was added per 600 g of the cancellous bone piece subjected to the first washing, and the protein present in the cancellous bone piece was removed by heating at 115 ° C or higher for 50 hours. To remove the solvent remaining in the bone powder after deproteinization, a piece of cancellous bone was placed in a cylindrical glass container, and distilled water was continuously infused and washed for 17 days. After the second washing, the cancellous bone pieces were completely dried in an oven at 160 ° C.

1-4. 열처리 공정1-4. Heat treatment process

탈지와 탈단백 처리가 완료된 건조 해면골 조각은 열처리하여 잔존하는 지질과 단백질을 제거하였다. 해면골 조각은 분당 10℃씩 승온시켜 350℃에서 20시간 동안 열처리시킨 후 노냉시켰다.Dehydrated and deproteinized pieces of dried cancellous bone were heat - treated to remove residual lipids and proteins. The cancellous bone pieces were heated at a rate of 10 ° C per minute and then heat-treated at 350 ° C for 20 hours and then cooled.

1-5. 분쇄 및 체거름 공정1-5. Crushing and sieving processes

열처리가 완료된 해면골 조각 유발을 이용하여 분쇄하고 300-1,000 ㎛ 크기의 체를 이용하여 거르고 수득하여 골이식재로 사용하였다.
After the heat treatment was completed, the mixture was pulverized using a cancellous bone fragments, and the mixture was sieved using a sieve having a size of 300-1,000 mu m and used as a bone graft material.

2: 돼지 골을 이용한 유기물이 함유된 저결정성 세라믹 재료의 제조2: Manufacture of Low-Crystalline Ceramic Material Containing Organic Material Using Porcine Bone

2-1. 전처리 공정2-1. Pretreatment process

돼지의 대퇴부 부위에서 취득한 뼈를 골절단기를 이용하여 약 1-1.5 cm3 크기로 절단하고 피질골을 제거하였다. 상기 절단하여 획득한 해면골 조각을 증류수에서 24시간 동안 침적하여 해면골에 존재하는 혈액 성분을 제거하였다. 상기 증류수로 세척된 해면골 조각을 24시간마다 증류수를 교환하며 72시간 동안 끓여, 해면골에 존재하는 지방질과 단백질을 1차적으로 제거하였다. 상기 1차적으로 지방질과 단백질이 제거된 해면골 조각을 60℃의 오븐에서 24시간 동안 완전히 건조시켰다.
Bones taken from the thigh region of the pigs were cut to about 1-1.5 cm 3 using a short-term fracture and the cortical bone was removed. The piece of cancellous bone obtained by cutting was immersed in distilled water for 24 hours to remove blood components present in the cancellous bone. The pieces of cancellous bone washed with the distilled water were replaced with distilled water every 24 hours and boiled for 72 hours to primarily remove the lipids and proteins present in the cancellous bone. The cancellous bone fragments, from which the fat and protein were removed, were completely dried in an oven at 60 DEG C for 24 hours.

2-2. 열처리 공정2-2. Heat treatment process

열처리에 사용되는 전기로는 분당 10℃로 승온시켰으며, 해면골 조각은 350℃에서 20시간 동안 열처리시킨 후 노냉시켰다.The electric furnace used for the heat treatment was heated to 10 ° C per minute, and the cancellous bone pieces were heat treated at 350 ° C for 20 hours and then cooled.

2-3. 분쇄 및 체거름 공정2-3. Crushing and sieving processes

열처리가 완료된 해면골 조각 유발을 이용하여 분쇄하고 300-1000 ㎛ 크기의 체를 이용하여 거르고 수득하여 골이식재로 사용하였다.
After the heat treatment was completed, the mixture was pulverized using a cancellous bone fragments, and the mixture was sieved using a sieve having a size of 300-1000 μm and used as a bone graft material.

3: 골 세라믹 입자/PLGA 고분자 복합 그래뉼 제조3: Manufacture of Bone Ceramic Particles / PLGA Polymer Granules

골 세라믹 입자는 방법 1과 동일한 방법으로 제조하였다. PLGA(poly D,L-lactic-co-glycolic acid) 고분자 1 g을 디클롤로메탄 5 mL에 녹이고 여기에 상기 돼지 골 세라믹 입자 500 mg을 추가하여 교반기로 균일하게 분산시켰다. 이어서 액체질소에 침지하여 고체화시킨 다음 동결건조 하여 돼지 골 세라믹 입자를 함유한 다공성 PLGA 복합 그래뉼을 제조하였다.
The bone ceramic particles were prepared in the same manner as in Method 1. 1 g of PLGA (poly D, L-lactic-co-glycolic acid) polymer was dissolved in 5 mL of dichloromethane, 500 mg of porcine bone ceramic particles were added thereto, and the mixture was uniformly dispersed with a stirrer. Subsequently, the granules were immersed in liquid nitrogen to solidify them, and then lyophilized to prepare porous PLGA composite granules containing porcine bone ceramic particles.

4: 돼지 골 세라믹 입자/PGA 고분자 복합 그래뉼 제조4: Pig bone ceramics particle / PGA polymer composite granule manufacture

골 세라믹 입자는 방법 1과 동일한 방법으로 제조하였다. PGA (Poly-Glycolic Acid) 고분자 1 g을 디클롤로메탄 5 mL에 녹이고 여기에 상기 돼지 골 세라믹 입자 500 mg을 추가하여 교반기로 균일하게 분산시켰다. 이어서 액체질소에 침지하여 고체화시킨 다음 동결건조 하여 돼지 골 세라믹 입자를 함유한 다공성 PGA 복합 그래뉼을 제조하였다.
The bone ceramic particles were prepared in the same manner as in Method 1. 1 g of PGA (Poly-Glycolic Acid) polymer was dissolved in 5 mL of dichloromethane, 500 mg of porcine bone ceramic particles were added thereto, and the mixture was homogeneously dispersed with a stirrer. Then immersed in liquid nitrogen to solidify, and then lyophilized to prepare a porous PGA composite granule containing porcine bone ceramic particles.

5: 돼지 골 세라믹 입자/PCL 고분자 복합 그래뉼 제조5: Manufacture of Porcine Bone Ceramic Particles / PCL Polymer Granules

골 세라믹 입자는 방법 1과 동일한 방법으로 제조하였다. PCL polycaprolactone) 고분자 1 g을 디클롤로메탄 5 mL에 녹이고 여기에 상기 돼지 골 세라믹 입자 500 mg을 추가하여 교반기로 균일하게 분산시켰다. 이어서 액체질소에 침지하여 고체화시킨 다음 동결건조 하여 돼지 골 세라믹 입자를 함유한 다공성 PCL 합 그래뉼을 제조하였다.
The bone ceramic particles were prepared in the same manner as in Method 1. PCL polycaprolactone) polymer was dissolved in 5 mL of dichloromethane, 500 mg of porcine bone ceramic particles were added thereto, and the mixture was homogeneously dispersed with a stirrer. Subsequently, the granules were immersed in liquid nitrogen to solidify them and then lyophilized to prepare porous PCL granules containing porcine bone ceramic particles.

6: 돼지 골 세라믹 입자/PLA 복합 필라멘트 제조 6: Manufacture of Porcine Bone Ceramic Particles / PLA Composite Filaments

돼지 골 세라믹 입자는 방법 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 이어서 PLA(poly lactic acid) 고분자를 섬유방사기의 압출기에 넣고 250℃로 열을 가해 용융하였다. 그 다음 제조된 돼지 골 세라믹 입자를 추가하여 균일하게 혼합한 후, 압출기에 장착되어 있는 1.0 φ의 압출노즐로 방사하여 최종 형질전환 돼지 골 세라믹 입자를 함유하는 PLA 복합 필라멘트를 제조하였다.
Porcine bone ceramic particles were prepared in the same manner as in Method 1. Then, PLA (poly lactic acid) polymer was put into an extruder of a fiber emitter and heated at 250 ° C. to melt. Then, the prepared porcine bone ceramic particles were uniformly mixed and then spun with an extrusion nozzle of 1.0? Equipped in an extruder to prepare a PLA composite filament containing the final transformed porcine bone ceramic particles.

7: 돼지 골 세라믹 인공 지지체 제조7: Manufacture porcine bone ceramic scaffold

PLGA(poly D,L-lactic-co-glycolic acid), PGA(Poly-Glycolic Acid), PCL(polycaprolactone), PLA(poly lactic acid)와 같은 고분자를 100-150℃ 사이에서 용융시켰다. 이어서 방법 1과 동일한 방법으로 제조된 골 세라믹 가루를 고부자와 혼합시키고, 마이크로 광조형 시스템을 이용하여 3차원 인공지지체(골이식용 지지체와 차폐막 포함)를 제조하였다.
Polymers such as PLGA (Poly D, L-lactic-co-glycolic acid), PGA (Poly-Glycolic Acid), PCL (polycaprolactone) and PLA (poly lactic acid) were melted at 100-150 ° C. Then, the bone ceramic powder prepared by the same method as that of Method 1 was mixed with a high-booster, and a three-dimensional scaffold (including a bone scraping support and a shielding film) was prepared using a microstereolithography system.

8: 열처리된 돼지 해면골 조각의 제조(400℃ 열처리)8: Preparation of heat-treated porcine sponge bone fragments (400 ℃ heat treatment)

돼지 해면골 조직을 수득하기 위해, 외과적으로 돼지 대퇴골을 추출한 다음 연조직 및 연골을 제거하였다. 대퇴골에서 해면골을 분리한 다음 2 cm3 또는 그 이하의 크기로 절단하였다. 혈액을 제거하고 표백하기 위해 해면골을 증류수에 24시간 동안 침적한 다음, 10% H2O2에 12시간 침적하고, 증류수를 2시간 마다 교체하여 해면골을 세척하였다. To obtain pig spongy tissue, the pig femur was surgically removed and soft tissue and cartilage were removed. The cancellous bone was separated from the femur and cut to a size of 2 cm 3 or less. To remove blood and bleach, the cancellous bone was immersed in distilled water for 24 hours, then immersed in 10% H 2 O 2 for 12 hours, and the cancellous bone was washed by replacing the distilled water every 2 hours.

증류수로 세척된 해면골 조각을 12시간마다 증류수를 교환하며 72시간 동안 끓여, 해면골에 존재하는 지방질과 단백질을 1차적으로 제거하였다. 1차적으로 지방질과 단백질을 제거한 해면골 조각을 60℃의 오븐에서 24시간 동안 완전히 건조시킨 다음, 그라인더(MM400, Retsch, 독일)를 이용하여 1 mm 또는 그 이하의 조각으로 가공하였다. The carpal bone fragments washed with distilled water were boiled for 72 hours after replacing distilled water every 12 hours to remove primarily the lipids and proteins present in the cancellous bone. The carpal bone fragments, from which the fat and protein were removed, were first completely dried in an oven at 60 ° C for 24 hours and then processed into pieces of 1 mm or less using a grinder (MM400, Retsch, Germany).

골 조각에 클로로포름/메탄올 용액(1:1 혼합용액, 130 rpm, 24시간)을 처리하여 지질을 제거하고, 하이포아염소산나트륨(4%, 130 rpm, 72시간)을 처리하여 단백질을 제거하였다. 각 단계에서 골 조각으로부터 용매를 제거하기 위해 정제수를 첨가하여 130 rpm 조건에서 24시간 또는 72시간 흔들어주었다. 세척 효율을 증가시키기 위해 2시간 간격으로 정제수를 교환하였다. Protein was removed by treating the bone fragments with chloroform / methanol solution (1: 1 mixed solution, 130 rpm, 24 hours) to remove lipids and treating with sodium hypochlorite (4%, 130 rpm, 72 hours). In each step, purified water was added to remove the solvent from the bone fragments and shaken at 130 rpm for 24 hours or 72 hours. Purified water was exchanged every two hours to increase cleaning efficiency.

탈지 및 탈단백 처리한 해면골 조각은 머플 가마(MF-21G, JeioTech, 한국)를 이용하여 400℃(5시간) 및 1,200℃(3시간) 조건으로 열처리하였다. 열처리한 해면골 조각은 아세톤에 담가 초음파 세척기를 이용하여 30분간 세척하였다. 습기를 완전히 제거하기 위해, 골 조각을 동결건조한 다음 -70℃에 보관하였다.
The degreased and deproteinized cancellous bone pieces were heat-treated at 400 ° C. (5 hours) and 1,200 ° C. (3 hours) using a muffle kiln (MF-21G, JeioTech, Korea). The heat - treated cancellous bone pieces were immersed in acetone and washed with an ultrasonic washing machine for 30 minutes. To completely remove moisture, the bone fragments were lyophilized and stored at -70 ° C.

9. 열처리한 돼지 해면골 조각의 특징 분석9. Characterization of heat treated pork sponge bone fragments

주사형 전자 현미경(SEM, S-4300, Hitachi, 일본)을 이용하여 열처리한 돼지 해면골 조각의 형태학적 특성을 분석하였다. 시험에 앞서, 샘플에 전기전도성을 부여하기 위해 금 스퍼터 코팅(gold sputter-coating)을 실시하였다. The morphological characteristics of porcine sponge bone fragments heat-treated using a scanning electron microscope (SEM, S-4300, Hitachi, Japan) were analyzed. Prior to testing, a gold sputter-coating was applied to impart electrical conductivity to the sample.

골 조각의 칼슘 및 인 비율은 에너지분산 스펙트럼(energy dispersive spectrometer, EDS)을 이용하여 분석하였다. EDS 프로파일은 FE-SEM(field emission gun scanning electron microscope) 시스템(Quanta 200 FEG, FEI company, 미국)을 이용하여 15 kV 전압, 스팟 크기 3 및 랜덤 5 포인트의 조건에서 분석하였다. Calcium and phosphorus contents of bone fragments were analyzed by energy dispersive spectrometer (EDS). The EDS profile was analyzed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) system (Quanta 200 FEG, FEI company, USA) under conditions of 15 kV voltage, spot size 3 and random 5 points.

열처리한 돼지 해면골 조각의 결정도(crystallinity)는 X-선 회절계(Rigaku, Max-2500, 일본)를 이용하여 40 kV, 200 mA, 2 °/분(2θ, 5 - 60°)에서 분석하였고, 결정자(crystallite) 크기는 셰러 방정식을 이용하여 반정량적으로 측정하였다(9).Crystallinity of heat-treated porcine cancellous bone fragments was analyzed at 40 kV, 200 mA, 2 ° / min (2θ, 5 - 60 °) using an X-ray diffractometer (Rigaku, Max-2500, Japan) , And the crystallite size was measured semiquantitatively using the Scherrer equation (9).

Figure 112014064196285-pat00001
Figure 112014064196285-pat00001

D는 평균 도메인 크기, λ는 입사 X-선 파장, β1/2는 2 θ에서 피크 너비(최대 값의 반에서의 최대 폭), θ는 대응반사의 회절각도이다. D is the average domain size, λ is the incident X-ray wavelength, β1 / 2 is the peak width at 2θ (maximum width in half the maximum), and θ is the diffraction angle of the corresponding reflection.

샘플의 특정 표면적은 300℃, 1.333 Pa의 아웃가스(outgas) 조건에서 Micromeritics(ASAP 2420, Norcross, 미국)를 이용하여 액체 질소 온도에서 질소 흡착-탈착 등온선(nitrogen adsorption-desorption isotherms)에 의해 결정되었다. 표면적은 BET(Bruaauer-Emmett-Teller) 방법으로 계산하였으며, 포어(pore) 크기 분포(포어 지름 및 부피)는 BJH(Barrett-Joyner-Halenda) 방법으로 계산하였다(7).
The specific surface area of the sample was determined by nitrogen adsorption-desorption isotherms at liquid nitrogen temperature using Micromeritics (ASAP 2420, Norcross, USA) at 300 ° C and 1.333 Pa outgas conditions . The surface area was calculated by BET (Bruaauer-Emmett-Teller) method and the pore size distribution (pore diameter and volume) was calculated by BJH (Barrett-Joyner-Halenda) method (7).

10. 두개골 결손 모델 및 골 이식10. Cranial defect model and bone graft

건강한 7주령 웅성 Sprague-Dawley 랫트(Samtaco, Osan, Korea; weight, 250-280 g) 30마리를 실험에 이용하였다. 실험동물은 23±2℃의 실내 온도, 12 시간 밤-낮 주기, 60±10% 상대습도를 유지하는 방에서 사육하였다. 수돗물과 설치류 사료(Samyang feed, 한국)는 임의로 공급하였다. 실험 및 사육 프로토콜은 전남대학교 동물실험윤리위원회로부터 승인을 받아 실시하였다. 실험동물은 3개군으로 무작위 배정하였다(대조군, 심각한 결손; P400군, 400℃에서 열처리한 돼지 해면골 조각을 이식; P1200군, 1200℃에서 열처리한 돼지 해면골 조각을 이식).
Thirty healthy 7-week-old male Sprague-Dawley rats (Samtaco, Osan, Korea; weight, 250-280 g) were used in the experiment. The experimental animals were housed in a room maintained at 23 ± 2 ° C, 12 hours night-day cycle, and 60 ± 10% relative humidity. Tap water and rodent feed (Samyang feed, Korea) were supplied at random. Experiments and breeding protocols were approved by Chonnam National University Animal Experimental Ethics Committee. Experimental animals were randomly assigned to three groups (control, severe defect; transplantation of P400 group, heat treated pork sponge bone pieces at 400 ° C; P1200 group, heat treated pork sponge bone pieces at 1200 ° C).

11. 수술 방법11. Surgical procedure

실험동물은 케타민(Ketamine50, Yuhan Co., 한국) 40 mg/kg 및 자일라진(Rompun, Bayerkorea, 한국) 10 mg/kg을 복강 내 주사하여 마취하였다. 피부는 소독한 다음 절개하고, 두개골의 골막을 노출시켰다. 수술용 마이크로모터(NSK, Kanuma, 일본)를 이용하여 두개골 손상(지름: 8 mm)을 유도하고, P400 및 P1200군의 결손부위에 P400 및 P1200의 골 조각을 이식하였으며, 대조군에는 결손부위에 아무 것도 이식하지 않았다. 그 다음, 4-0 흡수사(Surgisorb, Samyang Co., 한국)를 이용하여 골막을 봉합하였다. 피부는 3-0 비흡수사(Black Silk, Ailee, 한국)를 이용하여 봉합하였다. 실험동물은 수술 후 4주 또는 8주에 CO2 질식 방법으로 희생시켰다.
The animals were anesthetized by intraperitoneal injection of 40 mg / kg of ketamine (Ketamine 50, Yuhan Co., Korea) and 10 mg / kg of xylazine (Rompun, Bayerkorea, Korea). The skin was disinfected and then incised, exposing the periosteum of the skull. The skull was injured (diameter: 8 mm) using a surgical micromotor (NSK, Kanuma, Japan) and bone marrow pieces of P400 and P1200 were implanted in the defect sites of P400 and P1200 groups. I did not implant anything. The periosteum was then sutured using a 4-0 sorbent (Surgisorb, Samyang Co., Korea). The skin was sutured using 3-0 non-absorbable cotton (Black Silk, Ailee, Korea). The animals were sacrificed by CO 2 choking at 4 or 8 weeks postoperatively.

12. 골형성 능력의 평가12. Evaluation of bone formation ability

랫트의 두개골결손 모델에서 골이식 후 4주 및 8주째에 다이아몬드 톱을 이용하여 샘플을 수득하고 70 kVp, 7 mA, 0.031 s 및 15 cm FFD(focal film distance) 조건에서 방사선 촬영을 실시하였다. At 4 weeks and 8 weeks after bone grafting, a sample was obtained using a diamond saw in a rat skull defect model and radiographs were performed at 70 kVp, 7 mA, 0.031 s and 15 cm FFD (focal film distance) conditions.

48 kVp, 201 μA 조건에서 스카이스캔 1172 데스크탑 X-선 마이크로단층촬영기(Skyscan, Aartselaar, 벨기에)를 이용하여 마이크로 CT(micro-computed tomography)를 시행함으로써 샘플을 분석하였다. 골 부피 및 골 밀도는 골이식 후 4주 및 8주째에 마이크로 CT로 분석하였다. Samples were analyzed by micro-computed tomography (CT) using a Skyscan 1172 desktop X-ray micro-tomograph (Skyscan, Aartselaar, Belgium) at 48 kVp and 201 μA. Bone volume and bone density were analyzed by micro CT at 4 and 8 weeks after bone grafting.

샘플은 10% 포르말린으로 고정시킨 다음, Calci-ClearTM Rapid(National diagnostics, Atlanta, 미국)를 이용하여 탈회(decalcification)시켰다. 샘플을 상승계열(ascending series) 알코올로 세척하여 탈수시킨 다음, 파라플라스트(Sherwood Medical Industries, St. Louis, 미국)에 포매하였다. 포매한 샘플은 마이크로톰(Reichet-Jung 820)을 이용하여 5 의 두께로 절단하였다. 슬라이드는 헤마토자일렌 및 에오신(H&E)로 염색한 다음, 현미경으로 관찰하였다.
Samples were fixed in 10% formalin and then decalcified using Calci-ClearTM Rapid (National diagnostics, Atlanta, USA). Samples were dehydrated by washing with ascending series of alcohol and embedded in para-plast (Sherwood Medical Industries, St. Louis, USA). The embedded sample was cut to a thickness of 5 using a microtome (Reichet-Jung 820). Slides were stained with hematoxylene and eosin (H & E) and then observed under a microscope.

13. 통계학적 분석13. Statistical analysis

실험결과는 ± 표준편차로 표시하였고, 본페로니 어세이에 의한 골 부피 및 골밀도를 평가하기 위해 일원 ANOVA(SPSS 버전 12.) 분석을 이용하였다. 모든 실험결과에서 P 값 <0.05는 통계학적 유의성이 있는 것으로 판단한다.
Experimental results were expressed as ± SD, and a one-way ANOVA (SPSS version 12) analysis was used to assess bone volume and bone mineral density by the feroney assay. P values <0.05 are considered to be statistically significant in all experimental results.

실험결과Experiment result

1. 주사전자현미경 관찰 1. Scanning electron microscope observation

대표적인 소 뼈 유래의 제품인 BioOss, 상기 방법 1에 따라 돼지 뼈로부터 제조된 세라믹 입자(P350C) 및 소 뼈로부터 제조된 세라믹 입자(B350C), 방법 2에 따라 돼지 뼈로부터 제조된 세라믹 입자(P350N)의 형태학적 특징을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과, 방법 1에 의해서 제조된 돼지 뼈의 입자가 다른 입자에 비하여 다공성이 우수한 것을 확인할 수 있었다(도 1).
(P350C) prepared from porcine bone and ceramic particles (B350C) prepared from bovine bone according to Method 1, a ceramic particle (P350N) prepared from porcine bone according to Method 2 As a result of observing the morphological characteristics with a scanning electron microscope (SEM), it was confirmed that porcine bone particles prepared by the method 1 are superior in porosity to other particles (Fig. 1).

2. EDS (energy dispersive spectrometer) 분석2. Energy dispersive spectrometer (EDS) analysis

BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자(live bone) 표면의 칼슘/인의 비율을 분석한 결과, 표 1과 같이 P350C의 칼슘/인 비율은 1.70으로 다른 입자보다 높았다(도 2a-e). 칼슘과 인의 비율은 세포의 접착과 성장에 매우 중요하며 골형성(bone formation)에 긍정적인 영향을 미친다.
The calcium / phosphorus ratio of P350C, P350C, B350C, P350N and untreated porcine live bone surfaces was analyzed. As shown in Table 1, the calcium / phosphorus ratio of P350C was 1.70, 2a-e). The ratio of calcium to phosphorus is very important for cell adhesion and growth and has a positive effect on bone formation.

뼈 입자의 종류Types of bone particles 칼슘/인 (단위: At%)Calcium / phosphorus (unit: At%) 돼지 생 뼈 입자(live bone)Porcine bone bone (live bone) 1.571.57 제품 BioOss 소 뼈 입자Products BioOss Bovine bone particle 1.551.55 방법 1에 따라 제조된 소 뼈 입자(B350C)Bone bone particles (B350C) prepared according to Method 1 1.581.58 방법 1에 따라 제조된 돼지 뼈 입자(P350C)Pig bone particles (P350C) prepared according to Method 1 1.701.70 방법 2에 따라 제조된 돼지 뼈 입자(P350N)Porcine bone particles (P350N) prepared according to Method 2 1.511.51

3. X선 회절분석법((X-ray diffraction, XRD)3. X-ray diffraction (XRD)

X선을 결정에 부딪히게 하면 그중 일부는 회절을 일으키고 그 회절각과 강도는 물질 구조상 고유한 것으로서 이 회절 X선을 이용하여 시료에 함유된 결정성 물질의 종류와 양에 관계되는 정보를 알 수 있다. BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자의 XRD 분석 결과, BioOss(도 3a), P350C(도 3b), B350C(도 3c), P350N(도 3d) 세라믹 입자의 XRD 패턴은 열처리를 하지 않은 생 뼈(도 3e)와 유사한 저결정성 세라믹의 특징을 나타낸다. XRD 분석에 대한 피크 면적과 높이의 분석에서 XRD 피크의 너비가 넓을수록 저결정성(low crystallinity)이며 좁을수록 고결정성(high crystallinity)을 나타낸다. 표 2와 같이 P350C와 P350N는 BioOss와 B350C에 비해 전체 피크의 면적이 작고, 각각의 피크(index : 002, 210, 211, 310, 222, 213, 004)의 너비가 전반적으로 넓게 나타난 것으로 보아 돼지뼈로 제작된 입자가 소뼈에 의해 제작된 것에 비해 상대적으로 저결정성임을 알 수 있다.When X-rays strike the crystal, some of them cause diffraction, and its diffraction angle and intensity are inherent in the material structure. Using this diffraction X-ray, information related to the kind and amount of the crystalline material contained in the sample can be obtained . XRD analysis of BioOss, P350C, B350C, P350N and untreated porcine raw bone particles showed that the XRD patterns of BioOss (FIG. 3A), P350C (FIG. 3B), B350C (FIG. 3C) and P350N Shows characteristics of a low-crystalline ceramic similar to untreated raw bone (Fig. 3E). In the analysis of peak area and height for XRD analysis, the broader the width of the XRD peak is, the lower the crystallinity is, and the narrower the XRD peak is, the higher the crystallinity. As shown in Table 2, P350C and P350N have a smaller overall peak area than BioOss and B350C, and the width of each peak (index: 002, 210, 211, 310, 222, 213, 004) It can be seen that the particles made with bone are relatively low crystalline compared to those made with bovine bone.

회절선 인덱스Diffraction Index 총 면적Total area 002002 210210 211211 310310 222222 213213 004004 FWHMFWHM 면적 (%)area (%) FWHMFWHM 면적 (%)area (%) FWHMFWHM 면적 (%)area (%) FWHMFWHM 면적 (%)area (%) FWHMFWHM 면적 (%)area (%) FWHMFWHM 면적 (%)area (%) FWHMFWHM 면적 (%)area (%) BioOssBioOss 11553631155363 0.2720.272 1818 0.590.59 13.913.9 0.7060.706 100100 0.4830.483 8.88.8 0.5080.508 18.218.2 0.470.47 19.119.1 0.3240.324 9.39.3 B350CB350C 12074231207423 0.0480.048 0.20.2 0.6070.607 7.27.2 0.8570.857 100100 0.3750.375 2.92.9 0.6380.638 19.319.3 0.550.55 17.317.3 0.3860.386 6.76.7 P350CP350C 984662984662 0.3220.322 23.423.4 0.7120.712 1717 0.9740.974 100100 1.0881.088 2222 0.650.65 2121 0.580.58 22.322.3 0.3550.355 9.89.8 P350NP350N 10781321078132 0.3920.392 14.614.6 0.7790.779 9.19.1 1.1261.126 100100 1.091.09 13.313.3 0.6620.662 10.910.9 0.560.56 7.77.7 0.4680.468 4.24.2 Live BoneLive Bone 348670348670 0.450.45 66 3.3993.399 22.422.4 1.9151.915 100100 1.251.25 12.512.5 1.1971.197 16.616.6 0.9720.972 10.210.2 1.7661.766 8.58.5

4. 열중량분석(thermogravimetry analysis, TGA)4. Thermogravimetry analysis (TGA)

TGA는 주어진 온도 조건으로 가열했을 때 온도변화(0-100℃ 수분, 200-400℃ 유기물, 600-800℃ 탄산염 제거) 및 시간변화에 따른 시료의 무게변화를 측정한 결과를 나타낸다. BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자의 TGA 분석 결과, 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자의 온도 및 시간변화에 따른 시료의 무게 변화가 가장 크게 나타났고(도 4e), P350C의 세라믹 입자에서 시료의 무게 변화가 가장 적게 나타났다(도 4b).
The TGA shows the result of measuring the change of temperature with temperature (0-100 ℃ moisture, 200-400 ℃ organic matter, 600-800 ℃ carbonate removal) and time change with heating at given temperature condition. TGA analysis of BioOss, P350C, B350C, P350N and untreated porcine bone grains showed the largest weight change of sample according to temperature and time of porcine raw bone particles without heat treatment (Fig. 4e) P350C ceramic particles showed the smallest weight change (Fig. 4B).

5. BET(Brunauer-Emmett-Teller) 분석5. Analysis of BET (Brunauer-Emmett-Teller)

BioOss, P350C, B350C, P350N 및 열처리를 하지 않은 돼지 생 뼈 입자의 BET 검사 결과, P350N(127.3825 m2/g) 및 P350C(110.6533 m2/g)가 B350C(98.3558 m2/g) 및 BioOss(93.7732 m2/g) 보다 비표면적이 크다는 것을 확인하였다(도 5). 비표면적이 클수록 세포부착이 유리하여 골유착과 골신생에 긍정적인 영향을 미친다.
BET analysis of BioOss, P350C, B350C, P350N and untreated porcine bone grains revealed that P350N (127.3825 m 2 / g) and P350C (110.6533 m 2 / g) were B350C (98.3558 m 2 / g) and BioOss 93.7732 m &lt; 2 &gt; / g) (Fig. 5). The larger the specific surface area, the more favorable the adhesion of cells and the positive effect on osteosynthesis and osteogenesis.

6. BJH(Barret-Joyner-Halenda)법에 의한 분석6. Analysis by BJH (Barret-Joyner-Halenda) method

BioOss, P350C, B350C, P350N 세라믹 입자의 기공 크기 및 분포를 BJH법을 이용하여 측정한 결과, 모든 입자의 기공크기 분포는 대부분 20-500 (2-50 nm) 영역에서 나타났다(도 6). 미세 기공은 세포 부착 및 대사체의 흡착을 촉진한다. 도 6의 BJH 탈착(desorption) dV/dlog(D) 동공부피 값을 보면, P350C는 0.9 cm3/g·, P350N는 0.88 cm3/g·, B350C는 0.69 cm3/g·, BioOss 0.49 cm3/g·인 바, P350N 및 P350C가 BioOss 및 B350C에 비해 미세 기공크기와 분포가 우수하여 골신생에 긍정적인 효과가 가질 것이라고 예상된다[P350C(0.9 cm3/g·) > P350N(0.88 cm3/g·) > B350C(0.69 cm3/g·) > BioOss(0.49 cm3/g·)).
The pore size and distribution of BioOss, P350C, B350C, and P350N ceramic particles were measured by the BJH method, and the pore size distribution of all the particles was mostly in the range of 20-500 (2-50 nm) (FIG. 6). Micropores promote cell adhesion and metabolism. BJH desorption of Figure 6 (desorption) dV / dlog ( D) pore When the volume value, P350C is 0.9 cm 3 / g ·, P350N is 0.88 cm 3 / g ·, B350C is 0.69 cm 3 / g ·, BioOss 0.49 cm 3 / g · the bar, P350N and P350C is to have fine pore size and distribution superior to BioOss and B350C is expected that a positive effect have the goal new [P350C (0.9 cm 3 / g ·)> P350N ( 0.88 cm 3 / g B350 C 0.69 cm 3 / g BioOss 0.49 cm 3 / g.

7. 결정성 분석7. Crystallinity analysis

P350C, P350N 및 고온(1200℃)에서 제조한 돼지 뼈 유래의 세라믹 입자( P1200N)의 XRD 측정 결과, P350C 및 P350N은 고온에서 제조된 세라믹 입자보다 저결성 세라믹 특징을 나타낸다(도 7).
XRD measurements of porcelain bone-derived ceramic particles (P1200N) prepared at P350C, P350N and high temperature (1200 ° C) show that the P350C and P350N exhibit less ceramic characteristics than the ceramic particles produced at high temperature (FIG.

8. 350℃ 열처리한 돼지 해면골 조각의 골재생능력 평가8. Estimation of bone regeneration ability of porcine sponge bone pieces heat treated at 350 ℃

8-1. 일반 방사선사진8-1. General radiograph

임계결손부만을 형성한 임계결손군(Critical defect)에서 4주째에는 결손부 가장자리로부터 골이 형성되어 들어왔으며 8주째에는 경계부터부터 형성된 신생골이 점점 결손부의 가운데로 형성되어 들어오는 것을 확인할 수 있었다. Bio-Oss군에서는 4주째에 이식부의 가장자리로부터 원래 존재하던 골과 융합되어 가면서 신생골을 형성하는 양상을 보였으며, 8주째에는 4주째와 비교 시 결손부 가장자리로부터의 신생골 형성은 더 증가되어 보였다. B350C군에서 4주와 8주째에 이식한 부위의 골밀도는 거의 비슷하였으며, 4주보다 8주째에 가장자리로부터의 신생골 형성 정도가 증가한 것을 확인할 수 있었다. P350C군에서는 4주와 8주째에 이식부위의 가장자리로부터의 이식재와 원래 존재하던 골 사이의 융합이 확인되었으며, 8주째에는 다른 군에 비하여 가장자리로부터의 골융합 및 신생골 형성이 더욱 증가한 것을 확인할 수 있었다(도 8).
In the critical defect, which formed only the critical defect, the bone was formed from the edge of the defect at 4th week, and the new bone formed from the border was gradually formed in the middle of the defect at 8th week. In the Bio-Oss group, new bone formation occurred at the 4th week after fusion with the original bone at the transplant margin. At 8th week, the new bone formation from the margin of the defect was more increased compared to the 4th week. Bone mineral density of the transplanted bone at 4 weeks and 8 weeks in B350C group was almost similar, and it was confirmed that the degree of new bone formation from the edge was increased at 8 weeks after 4 weeks. In the P350C group, fusion between the graft from the edge of the graft site and the original bone was confirmed at 4 and 8 weeks, and at the 8th week, the osseointegration and new bone formation from the marginal zone were further increased compared with the other groups 8).

8-2. 마이크로 CT 사진8-2. Micro CT pictures

마이크로 CT 3D 사진에서 4주째와 8주째 모두에는 이식재가 골결손부위 내에 형태를 유지하고 있으며 이식재의 밀도 변화는 4주와 8주 사이에 차이가 나타나지는 않았다. 임계결손군(Critical defect)은 4주와 8주째에 골결손부의 경계부에서 신생골이 형성되고 있으며 8주째에 신생골 형성이 더 증가하였음을 확인할 수 있었다. Bio-Oss군과 B350C군, P350C군에서 대조군에 비하여 4주째에는 골결손부 경계부에 신생골이 형성됨을 확인할 수 있으며 8주째는 마이크로-CT 단면에서 이식재와 원래 존재하는 골 사이의 융합이 더 증가하였고, 이식재 사이에서의 신생골 형성도 확인할 수 있었다(도 9, 10). 돼지 뼈 유래의 P350C군에서는 다른 군에 비하여 마이크로 CT 3D 정중단면에서 골결손부의 경계부와 이식재 사이에 신생골이 형성되는 모습이 잘 관찰되었으며 그 양상은 두개골의 경막쪽에서부터 신생골이 형성되는 것으로 확인되었다. 특히 8주째 정중단면 이미지에서는 소 뼈 유래의 Bio-Oss군과 B350C군에 비하여 골결손부와 결손부 중앙에 상당량의 신생골이 형성됨을 관찰할 수 있었다.
In both the 4th and 8th weeks of micro CT imaging, the graft material remained in the bone defect area and the density of the graft material did not change between 4 and 8 weeks. Critical defect was observed at 4 and 8 weeks after formation of new bone at the border of bone defect and at 8th week of new bone formation. In the Bio-Oss group, B350C group and P350C group, new bone was formed at the border of bone defect at 4th week compared to the control group. At 8 weeks, fusion between the graft material and original bone was further increased at the micro- , And new bone formation between the implant materials was also confirmed (Figs. 9 and 10). In the P350C group derived from the pig bone, new bone formation was observed between the border of the bone defect and the graft material in the micro CT 3D median plane, compared with the other groups, and it was confirmed that new bone was formed from the dura of the skull. Especially, at 8 weeks, a large amount of new bone was formed at the center of the bone defect and the defect, compared with the Bio-Oss group and the B350C group derived from bovine bone.

9. 400℃ 열처리한 돼지 해면골 조각의 특징9. Characterization of Pork Sponge Carving by Heat Treatment at 400 ℃

9-1. SEM 및 EDS 분석9-1. SEM and EDS analysis

400℃에서 열처리한 돼지 골 조각(P400)의 SEM 이미지에서 골 조각은 거친 표면을 가지며 수백 마이크로미터에서 수백 밀리미터의 다양한 크기를 갖는 것으로 확인되었다. 상기 골 조각은 열처리 과정에 의해 표면에 다공성 구조를 갖는다(도 11, a1-3). 1200℃에서 열처리한 돼지 골 조각(P1200)은 SEM 결과에서 P400의 골 조각과 전체적으로 유사한 특징을 나타냈으나, 표면은 P400 보다 거칠었으며, P400 보다 높은 골밀도를 나타냈다(도 11, b1-3). P400의 EDS 프로파일에서 칼슘/인 비율은 P400에서 1.61, P1200에서 1.73이었다(표 3). In SEM images of porcine bone pieces (P400) heat treated at 400 ° C, the bone fragments had rough surfaces and were found to have various sizes of several hundred micrometers to several hundreds of millimeters. The bone fragments have a porous structure on the surface by a heat treatment process (Fig. 11, a1-3). Pig bone fragments (P1200) heat treated at 1200 ℃ showed similar characteristics to P400 bone fragments in SEM, but the surface was rougher than P400 and showed higher bone density than P400 (Fig. 11, b1-3). In the EDS profile of P400, the calcium / phosphorus ratio was 1.61 at P400 and 1.73 at P1200 (Table 3).

EDS 프로파일에서 칼슘/인 비율Calcium / phosphorus ratio in the EDS profile 실험군Experimental group 성분(%)ingredient(%) 칼슘/인 비율(At%)Calcium / phosphorus ratio (At%) P400P400 sign 12.3912.39 1.611.61 칼슘calcium 19.9519.95 P1200P1200 sign 14.7314.73 1.731.73 칼슘calcium 25.5625.56

9-2. X-선 회절분석법9-2. X-ray diffraction method

X-선 회절분석법 결과에 나타난 화학조성물(결정상 존재)은 도 12 및 표 2와 같다. D-스페이싱 값은 2.81이었고, 각 스펙트럼에 포함된 2 세타는 30-35로 확대되었으며, 피크는 31.8로 계산되었다(도 12). 모든 샘플에서 하이드록시아파타이트 크리스탈 피크가 확인되었으며, 이는 JCPDS 데이터와 일치한다(No. 090432). 다시 말해, 모든 샘플은 하이드록시아파타이트 입자로 구성된다. P400의 도메인 크기는 3.580이고, P1200은 16.793이었으며, 결정 크기는 1,200℃에서 열처리한 경우, 더욱 증가하였다(표 4). P400의 상대적으로 낮은 결정성은 넓은 회절 피크에 의해 설명되며, P1200의 높은 결정성은 상대적으로 좁은 회절 피크에 의해 설명된다(도 12). The chemical composition (presence of crystal phase) shown in the X-ray diffraction analysis results is shown in FIG. 12 and Table 2. The D-spacing value was 2.81, and the 2-theta included in each spectrum was enlarged to 30-35, and the peak was calculated to be 31.8 (FIG. 12). A hydroxyapatite crystal peak was identified in all samples, consistent with the JCPDS data (No. 090432). In other words, all samples consist of hydroxyapatite particles. The domain size of P400 was 3.580, the P1200 was 16.793, and the crystal size was further increased by heat treatment at 1,200 ° C (Table 4). The relatively low crystallinity of P400 is explained by the broad diffraction peaks, and the high crystallinity of P1200 is explained by the relatively narrow diffraction peaks (FIG. 12).

골 조각의 회절 피크로부터 도메인 크기 평가Evaluation of domain size from diffraction peaks of bone fragments 실험군Experimental group 최대값의 반에서의 최대 폭
(Full width at half maximum)
Maximum width in half the maximum value
(Full width at half maximum)
도메인 크기Domain Size
P400P400 0.7310.731 3.5803.580 P1200P1200 0.1560.156 16.79316.793

9-3. BET법을 이용하여 샘플의 표면적 분석9-3. Surface area analysis of sample using BET method

P400 및 P1200 골 조각의 다공성 구조에 대한 상세한 파라미터는 N2 흡착-탈착 등온선법(adsorption-desorption isotherms method)을 이용하여 결정하였다(표 5). P400 및 P1200의 BET 표면적은 각각 61.02 및 0.41 m2/g로 P400의 표면적은 P1200에 비해 현저하게 넓었다. 이것은 P400의 포어 부피 및 크기가 P1200 보다 크다는 것을 의미한다. 또한, P400 및 P1200의 포어 크기 분포는 각각 76.01-571.47 nm, 17.60-409.44 nm였으며, 이는 P400가 마크로 세공(macropore)를 포함하며, P1200은 주로 메소 세공(mesopore) 및 마크로 세공을 포함하는 것을 의미한다(도 13). Detailed parameters for the porous structure of P400 and P1200 bone fragments were determined using the N2 adsorption-desorption isotherms method (Table 5). The BET surface area of P400 and P1200 was 61.02 And 0.41 m 2 / g, the surface area of P400 was remarkably wider than that of P1200. This means that the pore volume and size of P400 is greater than P1200. In addition, the pore size distributions of P400 and P1200 were 76.01-571.47 nm and 17.60-409.44 nm, respectively, indicating that P400 contains macropores and P1200 mainly contains mesopores and macropores (Fig. 13).

BET 방법을 이용한 샘플의 다공성 구조 분석Analysis of porous structure of sample using BET method 샘플Sample P400P400 P1200P1200 BET 표면적(m2/g)BET surface area (m 2 / g) 61.0261.02 0.410.41 포어 부피(cm3/g)Pore volume (cm 3 / g) 0.320.32 0.010.01 포어 크기(nm)Pore size (nm) 206.69206.69 105.00105.00

10. 랫트 두개골 결손 모델에서 골형성 능력 평가10. Evaluation of bone formation ability in rat skull defect model

10-1. 단순 방사선(Plain radiographs)10-1. Plain radiographs

4주째, 실험을 수행하는 동안 P400 및 P1200군의 골 조각은 잘 유지되었다. 대조군에서는 결손부위의 가장자리에서 신생골 형성이 관찰되었으며, 결손부위의 중앙에서 연조직이 확인되었다(도 15 a1). 또한, P400 및 P1200에서는 결손부위 가장자리에서 신생골 형성이 확인되었으며, 결손부위 내의 밀도도 대조군과 비교하여 증가하였다(도 15 b1 및 c1). 8주째에는 P400 및 P1200군 결손 부위의 가장 자리 및 중앙에서 신생골이 형성되는 것이 확연히 관찰되었다. 반면, 대조군에서는 결손 위치의 중앙 부위의 대부분이 연조직으로 구성되었다(도 15 a2). 한편, P400 및 P1200군 결손 위치의 중앙 부위 및 가장자리에서 신생골 형성이 관찰되었다(도 15 b2 및 c2).
During the fourth week, the bone fragments of the P400 and P1200 groups were well maintained during the experiment. In the control group, new bone formation was observed at the edge of the defect, and soft tissue was observed at the center of the defect (Fig. 15 a1). In P400 and P1200, new bone formation was observed at the edge of the defect, and the density in the defect was also increased compared to the control (Fig. 15 b1 and c1). At 8 weeks, new bone formation was clearly observed in the parietal region of the P400 and P1200 defects. On the other hand, in the control group, most of the central portion of the defect position was composed of a soft tissue (Fig. 15 a2). On the other hand, new bone formation was observed in the central region and the edge of the P400 and P1200 group defective positions (Fig. 15 b2 and c2).

10-2. 마이크로 CT 3D 분석10-2. Micro CT 3D analysis

마이크로 CT 3D 이미지를 분석한 결과, 모든 실험군의 가장 자리에서 신생골 형성이 확인되었고, P400 및 P1200 군에서는 골 조각이 잘 유지되었다. 8주째에 골 밀도는 P1200 보다 P400에서 보다 높게 나타났다(도 16). Analysis of micro CT 3D images showed that new bone formation was observed at the edge of all the experimental groups and bone fragments were well maintained in the P400 and P1200 groups. At 8 weeks, bone density was higher than P1200 at P400 (Fig. 16).

실험 기간 동안 골 부피(BV)는 대조군보다 P400 및 P1200군에서 현저히 높았다. 8주째에 P400군의 골 부피는 45.527±7.033%로 P1200군(42.879±8.108%) 보다 약간 높았으며, P400 및 P1200 군의 골 부피는 큰 차이가 없었다. 전체 실험 기간 동안 P400 및 P1200군의 골 밀도는 대조군과 비교하여 현저히 높았으며, P400군의 골 밀도가 P1200군보다 현저히 높았다(표 6). Bone volume (BV) was significantly higher in the P400 and P1200 groups than in the control group. At 8 weeks, the bone volume of the P400 group was 45.527 ± 7.033%, which was slightly higher than that of the P1200 group (42.879 ± 8.108%). There was no significant difference in the bone volume of the P400 and P1200 groups. Bone density of the P400 and P1200 groups was significantly higher than that of the control group, and bone density of the P400 group was significantly higher than that of the P1200 group (Table 6).

골 부피 및 골 밀도Bone volume and bone density 실험군Experimental group BV(%)BV (%) BMD(g/mm3)BMD (g / mm 3 ) 4주4 weeks 8주8 weeks 4주4 weeks 8주8 weeks 대조군Control group 2.106±1.9872.106 ± 1.987 10.771±4.47110.771 + - 4.471 0.445±0.0210.445 + 0.021 0.491±0.0440.491 + 0.044 P400P400 43.617±7.102 ** 43.617 ± 7.102 ** 45.527±7.033 ** 45.527 ± 7.033 ** 0.686±0.010 **(a) 0.686 ± 0.010 ** (a) 0.692±0.014 **(a) 0.692 + - 0.014 ** (a) P1200P1200 42.879±8.635 ** 42.879 ± 8.635 ** 42.879±8.108 ** 42.879 ± 8.108 ** 0.585±0.010 ** 0.585 ± 0.010 ** 0.585±0.006 ** 0.585 ± 0.006 **

BV(bone volume): 골 부피; BMD(bone mineral density): 골밀도. BV (bone volume): bone volume; BMD (bone mineral density): Bone mineral density.

**대조군과 비교하여 P < 0.01. ** P <0.01 compared to the control group.

(a)1200℃군과 비교하여 P < 0.01. (a) P < 0.01 compared to the 1200 & lt ; 0 &gt; C group.

측정값은 ± 표준편차로 표시함(n=5).
Measured values are expressed as ± standard deviation (n = 5).

11. 조직학적 평가 11. Histological evaluation

4주 째, 대조군에서의 신생골 형성은 기존의 골에서부터 기인한 것이며, 결손 위치는 섬유성 결합 조직으로 채워진다(도 16 a1-3). P400군에서 이종 이식 조각 사이의 공간은 섬유성 결합 조직으로 채워지며, 골형성 세포가 결손부위에 침투되는 것을 관찰하였고(도 16, b1 및 b3), P400 및 P1200군의 결손부위 가장 자리에서 신생골이 형성되는 것을 확인하였다(도 16 b2, c2). P400 및 P1200군에서 골 조각 사이에 섬유성 결합 조직이 관찰되었으며, P400군에서 보다 많은 섬유성 결합 조직이 발견되었다(도 17 c1 및 c3). At 4 weeks, the new bone formation in the control group is attributed to the existing bone, and the defect position is filled with fibrous connective tissue (Fig. 16 a1-3). In the P400 group, the space between the xenografts was filled with fibrous connective tissue, and the osteogenic cells were observed to penetrate into the defect site (Fig. 16, b1 and b3). In the P400 and P1200 groups, (Fig. 16 (b2) and (c2)). Fibrous connective tissue was observed between the bone fragments in the P400 and P1200 groups, and more fibrous connective tissue was found in the P400 group (Fig. 17, c1 and c3).

8주째에는 4주째의 모든 시험군보다 결손부위 가장자리에서 신생골 형성이 더 많았다(도 17 a1, b1, c1 및 a2, b2, c2). 대조군에서의 골 형성은 4주째보다 8주째에 더욱 많았으며, 결손위치는 섬유성 결합조직으로 채워졌으나 골형성 세포 침투는 거의 나타나지 않았다(도 17 a1-3). P400군에서 골 조각 사이 공간이 섬유성 결합 조직으로 채워진 것이 관찰되었으며, P1200군과 비교하여 더 많은 골 형성이 확인되었다. P400 및 P1200군에 골이식재 주위에 골 형성이 관찰되었고, 특히 P400군 에서는 P1200군에 비하여 더 많은 골 형성이 골이식재 주위 뿐만 아니라 골이식재 내에서도 관찰되었다. 골형성 세포가 열처리한 골이식재의 표면에 부착하여 활동적으로 골 형성하고 있는 것이 관찰되었다. P1200(도 17 c3)과 비교하여 P400(도 17 b3)의 골 이식 부위 주변에 신생골 형성이 더욱 증가하였다. 어떠한 실험군에서도 면역 반응은 나타나지 않았다.
At week 8, there was more new bone formation at the margins of the defect than at the 4th week (Figs. 17a1, b1, c1 and a2, b2, c2). In the control group, osteogenesis was more frequent at 8 weeks than at 4 weeks, and the defect site was filled with fibrous connective tissue, but there was almost no osteocyte infiltration (Fig. 17 a1-3). In the P400 group, the space between the bone fragments was filled with fibrous connective tissue, and more bone formation was observed compared to the P1200 group. P400 and P1200 groups showed bone formation around the bone graft, especially in the P400 group, more bone formation was observed in the bone graft material as well as around the bone graft material. It was observed that the osteogenic cells were attached to the surface of the heat-treated bone graft material and were active in bone formation. In comparison with P1200 (Fig. 17C3), new bone formation was further increased around the bone graft site of P400 (Fig. 17B3). Immune responses did not appear in any of the experimental groups.

논의Argument

자가이식은 골형성 및 골전도/골유도 활성을 갖는다는 점에서 가장 이상적인 골 이식 방법이다. 그러나, 합성 골 이식 및 골 이종이식은 여러 가지 이유에서 자가이식에 대한 대안으로서 이용이 증가되고 있다(10, 11). 인간 골 인회석(apatite)은 저결정성을 갖지만, 상업적으로 이용 가능한 합성 골 재료들은 제조과정에서 고온에 노출되기 때문에 높은 결정성을 갖는다. 예를 들어, 수산화인회석(hydroxyapatite)은 소결 과정(sintering process)에 의해 높은 결정성을 가지며, 결정 성장(grain growth) 때문에 골 인회석보다 큰 입자 크기를 갖는다. 이러한 큰 입자들은 인체에서 생분해(biodegradation)에 대해 높은 저항성 및 매우 낮은 골전도성을 나타내며, 파골세포(osteoclast)에 의해 분해되지 않는다(12). 따라서 가열 온도 및 결정성은 골 이식 입자 주변의 골 치료 비율에 영향을 미칠 것이라고 여겨지며, 본 발명자들은 돼지 유래 이종이식제의 골 형성 능력을 평가하기 위해 다른 온도 조건에서 생산된 돼지 유래 이종이식제의 화학적/물리학적 특징을 분석하였다. Autotransplantation is the most ideal bone grafting method in that it has bone formation and bone conduction / bone inducing activity. However, synthetic bone grafts and bone xenografts are increasingly being used as an alternative to autologous grafting for a variety of reasons (10, 11). Human apatite has low crystallinity, but commercially available synthetic bone materials have high crystallinity because they are exposed to high temperatures during manufacturing. For example, hydroxyapatite is highly crystalline due to the sintering process and has a larger particle size than bone apatite due to grain growth. These large particles exhibit high resistance to biodegradation and very low bone conduction in the human body and are not degraded by osteoclasts (12). Thus, it is believed that the heating temperature and crystallinity will affect the bone remodeling rate around bone graft particles, and the present inventors have found that the porogen-derived xenografts produced under different temperature conditions / Physical characteristics were analyzed.

열 처리한 돼지 해면골의 골 형성 효과를 평가한 결과, 골 부피 및 골 밀도는 대조군과 비교하여 P400 및 P1200군에서 현저히 높았다. 이는 골 조각이 결손부위에서 잘 유지되며, 골 조각의 공간에서 신생골이 형성된다는 것을 의미한다. 특히, 증가된 무기질화(mineralization)에 기인한 골 밀도 측정값은 P1200군보다 P400군에서 현저히 높게 나타났다(13, 14). 조직학적 평가 결과, 8주째에 P400군은 P1200군보다 높은 골 형성 효과를 나타냈으며, 결손부위의 가장자리에서부터 신생골 형성이 시작되었고, 열 처리한 골 조각의 빈틈은 주로 골형성 세포로 채워졌다. Bone volume and bone density were significantly higher in the P400 and P1200 groups than in the control group. This means that the bone fragments are well maintained at the defect site and new bone is formed in the space of the bone fragments. In particular, bone density measurements due to increased mineralization were significantly higher in the P400 group than in the P1200 group (13, 14). Histological evaluation showed that the P400 group showed higher osteogenic effect than the P1200 group at 8 weeks, and new bone formation started from the edge of the defect area. The gaps of the heat treated bone pieces were mainly filled with osteogenic cells.

XRD는 회절 패턴을 분석함으로써 샘플의 결정 구조 및 구성 물질을 결정하는 방법이다. 화학조성물에서 두 가지 물질이 동일하더라도 결정 구조는 큰 차이를 나타낼 수 있다. XRD에서 넓은 피크는 낮은 결정성을 의미하며 좁은 피크는 높은 결정성을 의미한다(12, 15-17). 본 발명에서 P400 및 P1200은 수산화인회석 피크를 나타내며, P400은 보다 높은 피크를 나타내어 P1200 보다 낮은 결정성을 보이며, 이는 골전도성을 갖는 것으로 알려진 합성 골 재료인 저결정성 탄산 인회석(carbonic apatite)과 비슷하다(18). XRD is a method of determining the crystal structure and constituent materials of a sample by analyzing a diffraction pattern. Although the two materials in the chemical composition are the same, the crystal structure may show a large difference. In XRD, a broad peak means low crystallinity and a narrow peak means high crystallinity (12, 15-17). In the present invention, P400 and P1200 exhibit hydroxyapatite peaks, P400 exhibits higher peaks and exhibits lower crystallinity than P1200, which is similar to low crystalline carbonic apatite, a synthetic bone material known to have bone conduction (18).

다양한 방법에 의해 제조될 수 있는 열처리 돼지 해면골 조각은 SEM 이미징 결과, 해면골의 표면 포어 구조를 유지하는 것으로 확인되었다. EDS 프로파일에서 P400 및 P1200은 주로 칼슘 및 인으로 구성되는 것을 확인하였으며, 이들의 칼슘:인 비율은 인간 골과 유사하였다. The heat - treated porcine cancellous bone fragments, which could be prepared by various methods, were confirmed to maintain the surface pore structure of cancellous bone as a result of SEM imaging. In the EDS profile, P400 and P1200 were mainly composed of calcium and phosphorus, and their calcium: phosphorus ratio was similar to human bone.

본 발명에서 다공성 구조 분석은 흡착-탈착 N2 가스 분석을 이용하여 수행하였다. N2는 고체 표면에 쉽게 흡수되며, 이러한 특성을 잘 알려져 있다. 이 방법을 통해 측정한 샘플의 BET값, 포어 부피 및 포어 크기는 표 3과 같다. 골 조직 재생 분야에서 마이크로 포어 크기는 0.3-2 nm, 메조포어 크기는 2-20 nm, 마크로포어 크기는 50-105 nm인 것으로 알려져 있다(19). 도 3에서 보는 바와 같이, 돼지 해면골 조각의 열처리 온도가 증가됨에 따라 샘플의 다공성은 마크로포어에서 메조포어로 변화되었다. 다공성 구조 분석 결과 P400는 P1200보다 넓은 표면적 및 큰 포어 부피를 갖는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 골 조각에서 인회석 입자의 치밀화(densification) 크기가 고온의 열처리에 의해 증가되며, 치밀화가 돼지 골 조각에서 유기성분 제거에 의해 생성되는 연결(connected) 또는 비연결(non-connected) 마이크로 포어를 제거할 수 있다는 것을 의미한다(20). In the present invention, the porous structure analysis was performed using adsorption-desorption N 2 gas analysis. N 2 is readily absorbed on solid surfaces, and these properties are well known. The BET value, pore volume, and pore size of the sample measured by this method are shown in Table 3. In bone regeneration, the micropore size is 0.3-2 nm, the mesopore size is 2-20 nm, and the macropore size is 50-105 nm (19). As shown in FIG. 3, the porosity of the sample was changed from macropore to mesopore as the heat treatment temperature of the porcine sponge bone was increased. Analysis of the porous structure revealed that P400 has a larger surface area and larger pore volume than P1200. These results indicate that the densification size of the apatite particles in the bone fragments is increased by the high temperature heat treatment and the densification is the connected or non-connected micropore generated by the removal of organic components in the porcine bone fragment (20).

선행 연구에 따르면, 인간 골 결정은 다양한 소결 조건 하에서 변화되며, 연처리 온도가 증가됨에 따라 결정성도 증가한다(21). 양의 피질골에 기반한 다른 실험 결과에 따르면, 골의 결정성은 열처리 온도 및 공정 시간이 증가함에 따라 증가한다(22). 저결정성을 갖는 물질은 보다 넓은 표면적을 가지며, 쉽게 유기 물질과 결합할 수 있다. 이러한 물질은 인 비보에서 세포에 대해 높은 친화성과 높은 생분해능력을 갖는다. 다시 말해, 저결정성 물질은 용골세포에 의해 직접적으로 분해될 수 있으며, 골 물질 재형성에 보다 적합한 환경을 제공할 수 있다(23). 또한, P400 및 P1200은 그 유래가 같은 물질이지만 P400은 P1200과 비교하여 증가된 다공성에 의해 특징지어지는 저결정성 구조의 형태학적 특징을 나타낸다. 이러한 결과에 기초하여, 본 발명자들은 저결정성으로 제작된 P400 골대체제는 기존 고결정성으로 제작된 다른 이식재보다 현저한 골 전도성 및 골 유도능을 갖는 것으로 예측할 수 있었다. According to previous studies, human bone crystals change under various sintering conditions, and crystallinity increases with increasing firing temperature (21). According to other experimental results based on cortical bone, the crystallinity of bone increases with increasing heat treatment temperature and time (22). Materials with low crystallinity have a larger surface area and can easily combine with organic materials. These materials have high affinity and high biodegradability for cells in In vivo. In other words, low-crystallinity materials can be directly degraded by keel cells and provide a more favorable environment for bone material remodeling (23). In addition, P400 and P1200 represent the morphological characteristics of a low crystalline structure characterized by increased porosity compared to P1200, although P400 and P1200 are derived from the same material. Based on these results, the inventors of the present invention could predict that the P400 bone structure prepared with low crystallinity had remarkable bone conduction and bone inducing ability than other graft materials prepared with high crystallinity.

이러한 관점에서 돼지 해면골은 다양한 크기 및 다양한 결정 구조의 골 조각을 제조하는데 사용될 수 있으며, 또한 인간 및 동물의 골 재생에 적합한 저결정성 골 이식재료를 개발하는데 사용될 수 있다.
In this respect, porcine cancellous bone can be used to produce bone fragments of various sizes and various crystal structures, and can also be used to develop low crystalline bone graft materials suitable for human and animal bone regeneration.

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23. Wopenka B, Pasteris JD. Mater Sci Eng C 25:131-143(2005).
23. Wopenka B, Pasteris JD. Mater Sci Eng C 25: 131-143 (2005).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (16)

다음의 단계를 포함하는 세라믹재의 제조방법:
(a) 돼지뼈를 절단하는 단계;
(b) 상기 절단된 돼지뼈로부터 피질골 및 혈액을 제거하여 해면골을 수득하는 단계;
(c) 상기 해면골을 물에 넣고 끓여(boiling) 지방질 및 단백질의 제1차 제거과정을 실시하는 단계;
(d) 상기 해면골을 건조하는 단계;
(e) 상기 해면골을 300-500℃에서 열처리하는 단계; 및
(f) 상기 열처리된 해면골을 분말화하여 저결정성 세라믹재를 수득하는 단계로서 상기 저결정성 세라믹재의 X-선 회절 피크에 대한 FWHM(full width at half maximum) 값은 (i) 002 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.322; (ⅱ) 210 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.712 (ⅲ) 211 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.974; (ⅳ) 310 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 1.088; (ⅴ) 222 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.65; (ⅵ) 213 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.58; 및 (ⅶ) 004 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.355인 것을 특징으로 한다.
A method of making a ceramic material comprising the steps of:
(a) cutting the pig bone;
(b) removing the cortical bone and blood from the severed pig bone to obtain a cancellous bone;
(c) boiling the cancellous bone in water and performing a first removal process of lipid and protein;
(d) drying the cancellous bone;
(e) heat treating the cancellous bone at 300-500 ° C; And
(f) powdering the heat treated cane bone to obtain a low crystalline ceramic material, wherein the full width at half maximum (FWHM) value for the X-ray diffraction peak of the low crystalline ceramic material is (i) 0.322 in the X-ray diffraction index having; (Ii) 0.974 at the X-ray diffraction index with the index 210 and 0.712 (iii) at the X-ray diffraction index with the index 211; (Iv) 1.088 at the X-ray diffraction index with 310 index; (V) 0.65 at the X-ray diffraction index with index 222; (Vi) 0.58 at the X-ray diffraction index with index of 213; And an X-ray diffraction index having a (004) index of 0.355.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 돼지뼈 절단은 0.5-5.0 cm3 크기로 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the cutting of the pig bone in step (a) is performed at a size of 0.5-5.0 cm &lt; 3 & gt ;.
제 1 항에 있어서, 상기 돼지뼈는 머리뼈, 팔뼈, 다리뼈, 갈비뼈, 복장뼈, 척추뼈, 엉치뼈, 꼬리뼈 및 치아로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the pig bone is selected from the group consisting of a head bone, an arm bone, a leg bone, a rib, a dress bone, a vertebra bone, a sac bone, a caudal bone and a tooth.
제 3 항에 있어서, 상기 돼지뼈는 대퇴골인 것을 특징으로 하는 방법.
4. The method of claim 3, wherein the pig bone is a femur.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은 단계 (d) 및 (e) 사이에 상기 건조된 해면골로부터 지방질 및 단백질의 화학적 제거과정을 실시하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, further comprising the step of chemically removing lipids and proteins from the dried cancellous bone between steps (d) and (e).
제 5 항에 있어서, 상기 지방질 제거는 톨루엔(toluene) 또는 클로로포름 및 메탄올 용액을 처리하여 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. The method of claim 5, wherein the lipid removal is performed by treating toluene or a solution of chloroform and methanol.
제 5 항에 있어서, 상기 단백질 제거는 에틸렌 디아민(ethylene diamine) 또는 하이포아염소산나트륨(sodium hypochlorite)을 처리하여 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. The method of claim 5, wherein the protein removal is performed by treating ethylene diamine or sodium hypochlorite.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (e)의 열처리는 5-20 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the heat treatment of step (e) is performed for 5-20 hours.
제 1 항에 있어서, 상기 제조된 세라믹재는 1.6-1.8 At%의 칼슘/인 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the ceramic material has a calcium / phosphorus ratio of 1.6-1.8 At%.
제 1 항에 있어서, 상기 제조된 세라믹재는 105-130 m2/g의 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the ceramic material has a specific surface area of 105-130 m 2 / g.
제 1 항에 있어서, 상기 제조된 세라믹재는 0.8-0.95 cm3/g·의 BJH 탈착(desorption) dV/dlog(D) 동공부피 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the ceramic material produced has a BJH desorption dV / dlog (D) pore volume value of 0.8-0.95 cm 3 / g.
1.6-1.8 At%의 칼슘/인 비율, 105-130 m2/g의 비표면적 및 0.8-0.95 cm3/g·의 BJH 탈착(desorption) dV/dlog(D) 동공부피 값 및 X-선 회절 피크에 대한 FWHM(full width at half maximum) 값으로 (i) 002 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.322; (ⅱ) 210 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.712 (ⅲ) 211 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.974; (ⅳ) 310 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 1.088; (ⅴ) 222 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.65; (ⅵ) 213 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.58; 및 (ⅶ) 004 지수를 갖는 X-선 회절 인덱스에서 0.355를 갖는 저결정성 세라믹재.
(D) pore volume value and X-ray diffraction (XRD) values of 1.6-1.8 At% calcium / phosphorus, 105-130 m 2 / g specific surface area and 0.8-0.95 cm 3 / g BJH desorption dV / (FWHM) value for the peak (i) 0.322 at the X-ray diffraction index with index 002; (Ii) 0.974 at the X-ray diffraction index with the index 210 and 0.712 (iii) at the X-ray diffraction index with the index 211; (Iv) 1.088 at the X-ray diffraction index with 310 index; (V) 0.65 at the X-ray diffraction index with index 222; (Vi) 0.58 at the X-ray diffraction index with index of 213; And a low crystalline ceramic material having an X-ray diffraction index of 0.355 with a (004) index.
제 12 항에 있어서, 상기 세라믹재는 상기 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 세라믹재.
13. The ceramic material according to claim 12, wherein the ceramic material is produced by the method according to any one of claims 1 to 11.
제 12 항의 세라믹재를 포함하는 골 이식재.
A bone graft material comprising the ceramic material of claim 12.
제 12 항의 세라믹재를 포함하는 골 지지체.
A bone support comprising the ceramic material of claim 12.
제 12 항의 세라믹재 및 생체적합성 고분자를 포함하는 복합재.A composite material comprising the ceramic material of claim 12 and a biocompatible polymer.
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