KR100393469B1 - 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법 - Google Patents

동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법 Download PDF

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Abstract

인체의 뼈를 제외한 동물의 뼈를 필요한 크기로 채취한 후, 깨끗하게 수세하여 이물질, 혈흔 및 골수를 제거하고, 100% 알코올 또는 클로로포름과 메탄올의 혼합용액으로 약 24시간 이상 처리하여 뼈의 지방 및 유기물질을 제거하며, 뼈를 6시간 내지 12시간 0.5N∼0.6N 염산에서 처리하여 골 형성유도물질을 노출시키고, 인산염 버퍼용액(Phosphate buffer solution)으로 30분 이상 처리하여 염산의 독성을 제거한 후, 뼈를 -70℃ 정도로 보관하여 면역거부 반응을 감소시키고, 멸균 소독하여 골 대체물을 제조한다. 이에 따라, 뼈의 면역거부 반응을 제거할 수 있으며, 골 대체물의 충분한 강도를 확보할 수 있다.

Description

동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법{Bone Substitutes using animal bones and their reinforcement technique}
본 발명은 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 이식되는 골 대체물에 있어서 면역거부 반응이 제거되고 뼈의 강도가 향상되도록 동물 뼈를 이용하여 골 대체물을 제조하는 방법에 관한 것이다.최근 들어 교통사고에 의한 골 결손, 혹은 종양에 의한 뼈 결손이 증가함에 따라 뼈 이식의 필요성이 급증하고 있다. 뼈 이식에는 자가골 이식, 동종골 이식 또는 인공뼈 이식 등이 있다.자가골 이식은 면역학적인 측면, 숙주와의 친화력 및 혈관 신생 등의 관점에서 가장 우수한 골이식이지만, 뼈를 본인 몸에서 채취하는 수술이 필요함에 따른 고통과 경제적 부담이 있는 단점이 있다.또한, 동종골 이식은 골을 이식해주는 공여자가 부족하다는 문제점이 있다.이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것이 인공뼈 이식이지만, 결정적으로 인공뼈 이식은 아직 면역거부 반응 문제 등이 해결되지 않는 상태이다.또한, 인공뼈 이식에 있어서도 이식되는 뼈가 다양하게 절단되고, 더욱이 얼굴뼈 기형 성형수술에서는 뼈를 고정해야 하기 위해 많은 개수의 뼈고정재가 필요하다. 일반적으로 뼈고정재로는 고정판, 못, 핀 또는 고정나사 (스크루) 등을 사용된다. 따라서, 이들을 이용하기 위해서는 이식되는 뼈가 충분한 강도를 확보하고 있어야 한다.현재 사용하고 있는 뼈 고정나사는 티타늄을 주성분으로 하는 금속재질로, 부식되거나 인체에 있어서 이물질로 작용하여 앨러지 또는 염증을 야기하는 부작용이 있어 일반적으로 2차 수술을 하여 이를 제거해 주고 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 생체흡수성 고분자를 이용한 PLLA, PLA 또는 PGA 등의 기존의 고분자를 이용한 뼈고정재가 국제적으로 연구되어 왔고 일부는 임상시험에 임하고 있으나 아직 문제점이 많다. 즉, 이는 지연흡수 조직반응(late degradation), 종창, 두꺼운 섬유성낭을 형성하고 기계적으로 약하며 입자가 완전히 흡수되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인체의 뼈를 제외한 동물의 뼈를 이용하여 면역거부 반응이 제거된 골 대체물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.본 발명의 다른 목적은 충분한 강도가 확보된 골 대체물을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.본 발명의 또 다른 목적과 기술적 특징은 이하에 설명되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확하질 것이다.
본 발명에 따르면, 인체의 뼈를 제외한 동물의 뼈를 필요한 크기로 채취한 후, 깨끗하게 수세하여 이물질, 혈흔 및 골수를 제거하고, 100% 알코올 또는 클로로포름과 메탄올의 혼합용액으로 약 24시간 이상 처리하여 뼈의 지방 및 유기물질을 제거하며, 뼈를 6시간 내지 12시간 0.5N∼0.6N 염산에서 처리하여 골 형성유도물질을 노출시키고, 인산염 버퍼용액(Phosphate buffer solution)으로 30분 이상 처리하여 염산의 독성을 제거한 후, 뼈를 -70℃ 정도로 보관하여 면역거부 반응을 감소시키고, 멸균 소독하여 골 대체물을 제조한다.이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 본 발명의 특징을 상세히 설명한다.먼저, 골 대체물을 제조하는데 이용되는 대상은 가능하면 1세 미만의 어린 소의 뼈를 이용하는 것이 바람직하며, 이는 어린 뼈일수록 골 형성능력이 좋기 때문이다. 따라서 어린 동물의 뼈를 이용하는 것이 좋으나 성인 동물의 뼈를 이용하는 것도 가능함은 물론이다. 이 실시예에서는 취득이 쉽고 골 대체 효과가 좋아 많이 이용할 수 있을 것으로 판단되어 소의 뼈를 고려하였으나, 양의 뼈도 가능하다.선택된 소는 질병이 있는지를 여러 검사를 통해 확인한 후 뼈를 필요한 크기로 채취한 후, 깨끗하게 수세하여 이물질이나 혈흔을 충분히 제거하고 골수도 세척한다.이어 하이드로겐 퍼옥사이드 증기(hydrogen peroxide vapor)에 15분 이상 처리하는데, 이때 굳은 혈흔을 제거되고, 효소정지(enzyme arrest)효과를 가지며, 또한 뼈를 소독시킴과 동시에 뼈를 강화시키게 된다.그 후 100% 알코올이나 또는 클로로포름과 메탄올을 섞은 용액으로 약 24시간 이상 처리하여 뼈의 지방 및 유기물질을 제거한다. 이때, 최소 50% 이상의 알코올을 이용하여 이를 점차 낮은 농도로 낮춰가면서 처리하는 것도 가능하다.또한, 뼈의 필요한 부위 및 경우에 따라 약 6시간에서 12시간 이상 0.5N∼0.6N 염산에 처리하는 광물제거(demineralization) 단계를 거치는 것이 바람직하다. 이 단계에서는 골 형성유도물질을 노출시켜 골 형성 및 재생 가능성을 높이는 효과를 보인다.이어 인산염 버퍼용액(Phosphate buffer solution)으로 30분 이상 처리하여 염산의 독성을 세척한다.한편, 상기한 과정을 거친 뼈를 약 -70℃ 정도로 보관하여 면역거부 반응을 줄일 수 있다. 또한, 선택적으로 24시간 이상, 바람직하게, 72시간 정도 동결건조(lyophilization)함으로서 뼈를 오래 보관할 수 있으며, 뼈를 강화하는 효과도 있다.또한, 뼈를 10KGy 이상, 바람직하게는, 25KGy로 방사선을 조사하거나 전자빔(Electronic beam)을 조사하여 멸균 소독하거나, 에틸렌 옥사이드(EO gas) 가스로 멸균 소독한다.이와 같이 하여 제조된 골 대체물을 이용하여 인체에 이식하는데, 바람직하게는, 사용하기 직전에 항생제가 있는 용액에 약 1시간 내지 24시간 정도 담근 후 사용함으로서, 세균 감염을 예방하고 에틸렌 옥사이드 가스의 해독을 제거하는 효과가 있다.
뼈를 강화하기 위해 하이드로겐 퍼옥사이드 증기(hydrogen peroxide vapor)에 15분 이상 처리함으로서 뼈를 약 25% 정도 강화시킬 수 있다. 또한, 뼈를 24시간 이상, 바람직하게는 72시간 정도 동결건조함으로서 뼈를 약 25% 정도 강화시킬 수 있다. 따라서, 이 두 가지 방법을 모두 적용함으로서 더욱 향상된 뼈 강화효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 일련의 약물처리를 통하여 뼈의 면역거부 반응을 제거할 수 있다.또한, 하이드로겐 퍼옥사이드로 처리하거나, 동결건조를 통해 골 대체물의 충분한 강도를 확보할 수 있다.더욱이, 상기한 방법으로 제조되어 강도가 향상된 골 대체물을 이용하여 뼈 고정재, 예를 들어, 핀, 나사 또는 고정판 등을 제작하는 것도 가능하다.

Claims (8)

  1. 인체의 뼈를 제외한 동물의 뼈를 이용하여 물 대체물을 제조하는 방법에 있어서,
    동물의 뼈를 필요한 크기로 채취한 후 수세하여 이물질, 혈흔 및 골수를 제거하는 단계;
    100% 알코올 또는 클로로포름과 메탄올의 혼합용액으로 처리하여 상기 뼈의 지방 및 유기물질을 제거하는 단계;
    상기 뼈를 0.5N∼0.6N 염산으로 처리하여 골 형성유도물질을 노출시키는 단계;
    상기 뼈를 인산염 버퍼용액(Phosphate buffer solution)으로 처리하여 염산의 독성을 제거하는 단계;
    상기 뼈를 -70℃ 정도로 보관하여 면역거부 반응을 감소시키는 단계;
    상기 뼈를 멸균 소독하는 단계를 포함하며,
    상기 단계에 의해 제조된 골 대체물을 사용하기 전에 항생제가 있는 용액에 담그는 것을 특징으로 하는 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈를 수세한 후, 하이드로겐 퍼옥사이드 증기(hydrogen peroxide vapor)에 15분 이상 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈를 -70℃ 정도로 보관한 후에 24시간 이상 동결건조(lyophilization)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 멸균소독은 10KGy 이상으로 방사선을 조사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 멸균소독은 전자빔(Electronic beam)을 조사하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 멸균소독은 에틸렌 옥사이드(EO gas) 가스에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 뼈는 1년 미만의 어린 소의 뼈인 것을 특징으로 하는 동물 뼈를 이용한 골 대체물 제조방법.
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