KR101065751B1 - Bone grafting substitute using titanium spherical body particle - Google Patents
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- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
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Abstract
본 발명은 일정한 크기의 티타늄 재질의 구형체 입자에 콜라겐과 같은 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 것을 특징으로 하는 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재에 관한 것으로, 외상이나 또는 질병에 의해 골 밀도가 낮은 부위가 불균일하게 분포되어 있는 환자에 시술시 주사기 등으로 골 이식재를 주입하여 손쉽게 골 손실 부분에 균일하게 분포시켜 골 밀도를 높여 줌으로써 골절 환자의 치료나 또는 골다공증을 예방할 수 있다. 또한 본 발명은 티타늄 구형체 입자의 내부를 관통하도록 X축, Y축, Z축에 대해 평행하게 관통되도록 형성되는 홀을 각각 형성시키고, 또는 티타늄 구형체 입자의 표면으로부터 일정한 깊이로 함몰되도록 형성되는 홈으로 이루어지도록 하여 콜라겐과 같은 생체 적합성 골 유도인자가 티타늄 구형체 입자의 표면에 도포될 뿐만 아니라 홀 또는 홈에 충진되도록 함으로써, 골 손상 치료를 위한 시술을 간편하게 할 수 있고, 생체 적합성 골 유도인자에 의해 치유효과가 뛰어난 것이 장점이다. The present invention relates to a bone graft using titanium spherical particles, characterized in that the biocompatible bone inducer such as collagen is applied to a spherical particle of titanium material of a constant size, the bone density is low due to trauma or disease When implanting a bone graft material with a syringe or the like in a patient with a non-uniformly distributed site, it is easily distributed evenly on a bone loss part, thereby increasing bone density, thereby preventing or treating osteoporosis. In another aspect, the present invention is to form a hole formed to penetrate in parallel to the X-axis, Y-axis, Z-axis to penetrate the inside of the titanium spherical particles, or to be recessed to a certain depth from the surface of the titanium spherical particles Biocompatible bone inducer such as collagen is applied to the surface of the titanium spherical particles as well as filled in the holes or grooves, thereby simplifying the procedure for the treatment of bone damage. It is an advantage that the healing effect is excellent.
골 이식재, 티타늄, 구형체, 입자, 골 유도인자, 콜라겐, BMP, 리세스 Bone Graft, Titanium, Sphere, Particle, Bone Inducer, Collagen, BMP, Recess
Description
본 발명은 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 크기의 티타늄 재질의 구형체 입자에 콜라겐과 같은 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 골 이식재로써, 다양한 형태의 뼈 손실 부분을 간편하게 시술하여 골밀도를 높이고 치유효과를 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재에 관한 것이다. The present invention relates to a bone graft using titanium spherical particles, more specifically, a bone graft material coated with a biocompatible bone inducer such as collagen on a spherical particle of a certain size titanium material, various types of bone loss It relates to a bone graft using titanium spherical particles, characterized in that to facilitate the treatment to increase the bone density and increase the healing effect.
일반적으로 골조직이나 치아 등은 생체 내의 유일한 경조직으로 상실 또는 결손이 생기면 기능적 장애가 나타나게 된다. 따라서 이를 수복할 목적으로 자가 골이식, 이종 골이식, 금속재료, 세라믹 등을 사용하여 왔다. 그리고 현재까지 많이 사용되어 온 상기와 같은 재료들은 가공성 면에서 매우 양호하지만 생체 친화성이 극히 취약한 것으로 나타났다.Generally, bone tissue or teeth are the only hard tissues in the living body, and functional loss occurs when loss or defect occurs. Therefore, autologous bone grafts, xenografts, metal materials, ceramics and the like have been used for the purpose of repairing them. In addition, such materials, which have been widely used to date, are very good in terms of processability but are extremely poor in biocompatibility.
특히 골조직은 외상 또는 질병과 같은 다양한 사유로 인해 다양한 형태의 뼈 손실이 생길 수 있으므로 어떤 특정 케이스에 국한시키기는 매우 어렵다. 일반적으로는 치과나 정형외과 영역에서 뼈 손실에 의한 수술이 가장 빈번하게 일어나며 그때 많이 사용되는 물질 중 하나가 골 이식재이며, 이와같은 골 이식재의 또 다른 용도로는 일명 단지증이라고 하는 질환에서 뼈를 인위적으로 골절 시킨 뼈 사이에 골 이식재를 넣어 그 부위가 골로 전환되어 전체적인 뼈의 길이가 길어지게 하는 골신장술 시술에 사용되고 있으며, 현재 이러한 시술 케이스가 점점 늘어나고 있는 추세지만 현재 유통되고 있는 골 이식재들의 형상은 거의 대부분 원통, 정육면체, 정사면체, 원뿔, 도우넛 등의 형태를 갖는 골 이식재로서, 종래의 특정한 형태를 갖는 골 이식재를 사용하여 골다공증과 같이 뼈의 내부에 골 밀도가 낮은 부위가 불균일하게 분포되어 있는 시술에 적용시에는 골 이식재들이 균일하게 분산되지 못하는 문제점이 있었다. In particular, bone tissue is very difficult to confine in any particular case because various types of bone loss can occur due to various reasons such as trauma or disease. In general, surgery due to bone loss occurs most frequently in the dental or orthopedic area, and one of the most commonly used materials is bone graft. The bone graft is inserted between the fractured bones, and the area is converted into bone, which is used for the bone reconstruction procedure, which increases the overall bone length. Is a bone graft in the form of a cylinder, a cube, a tetrahedron, a cone, a donut, and the like, and a bone density having a low bone density is unevenly distributed inside the bone such as osteoporosis using a conventional bone graft having a specific shape. When applied to the procedure, bone grafts are not evenly distributed. There was a problem.
한편, 골 이식재에 사용되는 소재로서 단백질 재료는 생체 적합성 골 유도인자로서 매우 우수하여 많은 주목을 받고 있으며, 다양한 기술들이 개발되어 국내 등록특허 제247216호, 국내 공개특허 제2000-36012호, 국내 공개특허 제2004-0047746호 등에 rhBMP-2, BMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, 부갑상선 호르몬(PTH), 혈관생성 인자 등과 같은 생체 적합성 골 유도인자들을 적용시킨 다양한 종류의 골 이식재에 관한 특허들이 출원 또는 등록되고 있지 만, 상기와 같은 생체 적합성 골 유도인자들을 골 이식을 위한 소재인 금속재료 또는 세라믹 재료 등에 도포할 경우 상기와 같은 재료들의 표면에 제대로 도포되지 아니하고 흘러내림에 따라 생체 적합성 골 이식재로서의 목적을 제대로 달성할 수 없는 문제점이 있었다.On the other hand, as a material used in bone graft material, protein material is very good as a biocompatible bone inducer, attracting a lot of attention, various technologies have been developed and registered Korean Patent No. 247216, Korean Patent Publication No. 2000-36012, domestic publication Patent No. 2004-0047746 et al., Such as rhBMP-2, BMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, parathyroid hormone (PTH), angiogenic factors and the like Patents relating to various kinds of bone graft materials to which biocompatible bone inducers are applied have been applied or registered. However, when the biocompatible bone inducers are applied to a metal material or ceramic material, which is a material for bone graft, There is a problem that the purpose as a biocompatible bone graft can not be properly achieved as it flows down without being properly applied to the surface of the same materials.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 일정한 크기의 티타늄 재질의 구형체 입자에 콜라겐과 같은 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 골 이식재로써, 다양한 형태의 뼈 손실 부분을 주사기 등을 이용하여 쉽게 시술하여 골 손상 치료를 위한 시술을 간편하게 할 수 있고, 생체 적합성 골 유도인자에 의해 치유효과를 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재를 제공함을 그 과제로 한다. In order to solve the above problems, the present invention is a bone graft material coated with a biocompatible bone inducer such as collagen on a spherical particle of titanium material of a certain size, using a syringe or the like in various forms of bone loss It is an object of the present invention to provide a bone graft using titanium spherical particles, which can be easily performed to simplify the procedure for treating bone damage, and to increase the healing effect by a biocompatible bone inducer.
특히 종래의 원통, 정육면체, 정사면체, 원뿔, 도우넛 등의 형태를 갖는 골 이식재가 골 손실 부분에 이식 시에 균일하게 분포되지 못하는 시술의 단점을 갖는데 반해 본 발명은 골 이식재의 티타늄 입자의 형상이 1.0 내지 3.0mm의 직경을 갖도록 형성되는 구형체로 이루어지도록 하여 외상이나 또는 질병에 의해 골 밀도가 낮은 부위가 불균일하게 분포되어 있는 환자에 시술시 주사기 등으로 본 발명에 따른 골 이식재를 주입하여 골 손실 부분에 균일하게 분포시켜 골 밀도를 높여 줌으로써 골절환자의치료나 또는 골다공증을 예방할 수 있도록 한 것이 특징이다. In particular, a bone graft having a conventional cylindrical, cube, tetrahedron, cone, donut, etc. has a disadvantage in that it is not uniformly distributed at the time of implantation into the bone loss portion, whereas the present invention has a 1.0-titanium particle shape of the bone graft. To the bone loss portion by injecting a bone graft material according to the present invention with a syringe or the like during the procedure to a patient having a low density of bone density unevenly distributed by trauma or disease by forming a spherical body formed to have a diameter of 3.0 to 3.0mm It evenly distributed to the bone density to increase the treatment of fracture patients or to prevent osteoporosis is characterized by.
또한 본 발명은 티타늄 구형체 입자의 내부를 관통하도록 X축, Y축, Z축에 대해 평행하게 관통되도록 형성되는 홀을 각각 형성시키고, 콜라겐과 같은 생체 적합성 골 유도인자가 티타늄 구형체 입자의 표면에 도포될 뿐만 아니라 홀 또는 홈에 충진되도록 함으로써, 생체 적합성 효과가 뛰어난 것을 특징으로 하는 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재를 제공함을 다른 과제로 한다. In addition, the present invention forms a hole formed so as to penetrate in parallel to the X-axis, Y-axis, Z-axis to penetrate the inside of the titanium sphere particles, the biocompatible bone inducer such as collagen surface of the titanium sphere particles Another object of the present invention is to provide a bone graft material using titanium spherical particles characterized by excellent biocompatibility effect by being applied to the hole or the groove as well as being applied to it.
즉, 본 발명은 티타늄 입자 표면에 홈을 형성시키면, 홈에 충진된 골 유도인자에 표면장력이 형성되어 골 유도인자가 티타늄 입자의 표면에 잘 흘러내리지 않는 특성을 이용한 것이 특징이다. That is, when the groove is formed on the surface of the titanium particles, the surface tension is formed in the bone induction factor filled in the groove so that the bone induction factor does not flow well on the surface of the titanium particles.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 티타늄 입자를 뼈의 손실된 부분에 메워 골밀도를 높이고 치유시키기 위해 사용하는 골 이식재에 있어서,
상기 티타늄 입자는 직경이 1.0 내지 3.0 mm인 구형체로 이루어지고, 골 유도인자가 공간 내부에 충진되도록 형성되는 리세스(recess)를 구비하며,
상기 리세스는 상기 티타늄 입자의 중심점을 기준으로 하는 X축, Y축, Z축에 대해 평행하게 관통되도록 형성되는 X축 홀, Y축 홀, Z축 홀로 이루어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 티타늄 입자를 이용한 골 이식재를 과제 해결 수단으로 한다. In the present invention for solving the above problems in the bone graft material used to increase the bone density and heal the titanium particles in the bone lost portion,
The titanium particles are made of a sphere having a diameter of 1.0 to 3.0 mm, and has a recess (recess) is formed so that the bone inducer is filled in the space,
The recess is titanium particles, characterized in that formed in the X-axis hole, Y-axis hole, Z-axis hole formed so as to penetrate parallel to the X-axis, Y-axis, Z-axis based on the center point of the titanium particles A bone graft material using the above is a problem solving means.
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단, 본 발명에서 생체 적합성 단백질 재료인 콜라겐, rhBMP-2,BMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, 부갑상선 호르몬(PTH), 혈관생성 인자로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나의 재료로 이루어져 상기 티타늄 입자에 도포되는 골 유도인자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.However, in the present invention, biocompatible protein materials such as collagen, rhBMP-2, BMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, parathyroid hormone (PTH), It characterized in that it further comprises a bone inducer made of one material selected from the group consisting of angiogenesis factors applied to the titanium particles.
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상기의 과제 해결 수단에 따른 본 발명은 티타늄 입자의 형상이 1.0 내지 3.0mm의 직경을 갖도록 형성되는 구형체로 이루어지는 골 이식재로써, 외상이나 또는 질병에 의해 골 밀도가 낮은 부위가 불균일하게 분포되어 있는 환자에 시술시 주사기 등으로 골 이식재를 주입하여 손쉽게 골 손실 부분에 균일하게 분포시켜 골 밀도를 높여 줌으로써 골절 환자의 치료나 또는 골다공증을 예방할 수 있다. 또한 본 발명은 티타늄 구형체 입자의 내부를 관통하도록 X축, Y축, Z축에 대해 평행하게 관통되도록 형성되는 홀을 각각 형성시키고, 또는 티타늄 구형체 입자의 표면으로부터 일정한 깊이로 함몰되도록 형성되는 홈으로 이루어지도록 하여 콜라겐과 같은 생체 적합성 골 유도인자가 티타늄 구형체 입자의 표면에 도포될 뿐만 아니라 홀 또는 홈에 충진되도록 함으로써, 골 손상 치료를 위한 시술을 간편하게 할 수 있고, 생체 적합성 골 유도인자에 의해 치유효과가 뛰어난 것이 장점이다. The present invention according to the above problem solving means is a bone graft made of a spherical body formed so that the shape of the titanium particles having a diameter of 1.0 to 3.0mm, patients with low bone density due to trauma or disease is distributed unevenly Injecting a bone graft material with a syringe or the like during the procedure can be easily distributed evenly on the bone loss area to increase the bone density, thereby preventing or treating osteoporosis. In another aspect, the present invention is to form a hole formed to penetrate in parallel to the X-axis, Y-axis, Z-axis to penetrate the inside of the titanium spherical particles, or to be recessed to a certain depth from the surface of the titanium spherical particles Biocompatible bone inducer such as collagen is applied to the surface of the titanium spherical particles as well as filled in the holes or grooves, thereby simplifying the procedure for the treatment of bone damage. It is an advantage that the healing effect is excellent.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명의 특징을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 아래의 내용과 같으며, 본 발명의 실시를 위한 상세한 설명에서 '뼈'란 용어는 문장 전후의 문맥의 흐름상 '골(骨)'이란 용어와 혼용해서 사용하며, 그리고 '티타늄 구형체 입자' 또는 '티타늄 입자'를 혼용해서 사용함을 이해하여야 할 것이다. The characteristics of the present invention for achieving the above effects will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the detailed description for the practice of the present invention, the term 'bone' refers to the flow of context before and after a sentence. It should be understood that the term 'bone' is used interchangeably, and 'titanium spherical particles' or 'titanium particles' are used interchangeably.
본 발명에 따른 골 이식재는 티타늄 입자를 뼈의 손실된 부분에 메워 골밀도를 높이고 치유시키기 위해 사용하는 골 이식재에 있어서,
상기 티타늄 입자는 직경이 1.0 내지 3.0 mm인 구형체로 이루어지고, 골 유도인자가 공간 내부에 충진되도록 형성되는 리세스(recess)를 구비하며,
상기 리세스는 상기 티타늄 입자의 중심점을 기준으로 하는 X축, Y축, Z축에 대해 평행하게 관통되도록 형성되는 X축 홀, Y축 홀, Z축 홀로 이루어지게 형성되는 것을 특징으로 하는 티타늄 입자를 이용한 골 이식재에 관한 것이다.In the bone graft material according to the invention is used in the bone graft material used to increase the bone density and healing by filling titanium particles in the lost portion of the bone,
The titanium particles are made of a sphere having a diameter of 1.0 to 3.0 mm, and has a recess (recess) is formed so that the bone inducer is filled in the space,
The recess is titanium particles, characterized in that formed in the X-axis hole, Y-axis hole, Z-axis hole formed so as to penetrate parallel to the X-axis, Y-axis, Z-axis based on the center point of the titanium particles It relates to a bone graft using.
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본 발명에서 골 이식재는 생체 적합성 단백질 재료인 콜라겐, rhBMP-2,BMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, 부갑상선 호르몬(PTH), 혈관생성 인자로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나의 재료로 이루어져 상기 티타늄 입자에 도포되는 골 유도인자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the bone graft material is collagen, rhBMP-2, BMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, parathyroid hormone (PTH) , Made of a material selected from the group consisting of angiogenesis factors, characterized in that it further comprises a bone induction factor applied to the titanium particles.
상기 생체 적합성 재료들은 뼈의 손상된 부분에 충진시 환부의 혈병 내에 골 유도인자가 저장되어 서서히 방출되면서 국소적인 부위의 골세포, 혈관세포 형성을 유도하여 단기간에 골융합이 된다.When the biocompatible materials are filled in the damaged part of the bone, bone induction factors are stored in the blood clots of the affected area, and are gradually released, thereby inducing the formation of bone cells and blood vessel cells in a localized area, thereby becoming a bone fusion in a short time.
본 발명에서 도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면에 관한 것이다.1 (a) and 1 (b) in the present invention relate to the drawings for describing the technical idea of the present invention.
본 발명의 기술적 사상은 도 1(a)에 도시된 바와 같이 티타늄 입자(10)가 구형체 형태로 이루어져 있으므로 외상이나 또는 질병에 의해 골 손상을 입은 환자의 골 손상 부위 및 골 손상 형태에 관계없이 주사기 등을 이용하여 간편하게 골 이식재를 주입시켜 시술할 수 있도록 한 구조인 것이 특징이다. The technical idea of the present invention is that since the
이와 같은 티타늄 입자(10)를 도 1(b)에 도시된 바와 같이 생체 적합성 골 유도인자 용액에 함침시켜 티타늄 입자(10)의 표면을 골 유도인자(20)로 도포하여 골 손상부위를 시술하면, 상기 생체 적합성 골 유도인자(20)에 의해 단기간에 골융합이 된다.When the
본 발명에서 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 티타늄 입자의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2에서 보인 티타늄 입자의 구조를 상세히 설명하기 위한 부분 절개 단면도에 관한 것이다. In the present invention, Figure 2 shows a perspective view of the titanium particles according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a partial cutaway cross-sectional view for explaining in detail the structure of the titanium particles shown in FIG.
본 발명에 따른 티타늄 입자(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 구형체로 이루어지고, 1.0 내지 3.0mm의 직경을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 티타 늄 입자(10)는 외상이나 또는 질병에 의해 골 밀도가 낮은 부위가 불균일하게 분포되어 있는 환자에게 주사기 등을 이용하여 간편하게 골 손상부위에 골 이식재를 주입할 수 있다.
그리고 상기 티타늄 입자(10)는 상기 골 유도인자(20)가 공간 내부에 충진되도록 형성되는 리세스(recess)(12)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. The
상기 리세스(12)는 상기 티타늄 입자(10)의 중심점을 기준으로 하는 X축, Y축, Z축에 대해 평행하게 관통되도록 형성되는 X축 홀(12a), Y축 홀(12b), Z축 홀(12c)로 이루어지도록 한다. 즉, 직경 1.0 내지 3.0mm의 티타늄 구형체 입자에 상기와 같은 세 방향으로 관통되게 직경 0.4 내지 1.5mm 크기의 홀을 뚫어 골 유도인자가 티타늄 입자의 표면은 물론이고, 티타늄 입자의 관통된 홀 내부에도 충진되도록 하여 골 이식재의 생체 적합성 효과를 높일 수 있도록 하였다. The
또한, 본 발명에 따른 골 이식재의 다른 실시예로서, 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 티타늄 입자를 나타낸 사시도에 관한 것이고, 도 5는 도 4에서 보인 티타늄 입자를 나타낸 단면도에 관한 것이다. In addition, as another embodiment of the bone graft according to the present invention, Figure 4 relates to a perspective view showing the titanium particles according to another preferred embodiment of the present invention, Figure 5 relates to a cross-sectional view showing the titanium particles shown in FIG. .
상기 리세스(12)는 상기 티타늄 입자(10)의 표면으로부터 일정한 깊이로 함몰되도록 형성되는 홈(14)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 즉, 티타늄 입 자(10)의 표면에 골 유도인자를 도포시 티타늄 입자(10) 표면의 홈에 충진된 골 유도인자에 표면장력이 형성되어 골 유도인자가 티타늄 입자(10)의 표면에 잘 흘러내리지 않게 된다. 상기 홈(14)은 티타늄 입자(10)의 무게 중심이 균형될 수 있는 위치에 8~15개 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 범위의 개수에만 반드시 한정되는 것은 아니다.The
따라서 본 발명에 따른 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재는 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 직경 1.0 내지 3.0mm의 구형체 입자로서, 다양한 형태의 뼈 손실 부분을 주사기 등을 이용하여 편리하게 시술하여 골밀도를 높이고 치유효과를 높일 수 있도록 한 것이 특징이다. Therefore, the bone graft material using the titanium spherical particles according to the present invention are spherical particles having a diameter of 1.0 to 3.0 mm coated with a biocompatible bone inducer, and various bone loss parts are conveniently treated using a syringe or the like to achieve bone density. It is characterized by the ability to increase the healing effect.
그리고 본 발명에 따른 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재의 제조방법을 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다. And described in detail the manufacturing method of the bone graft using the titanium spherical particles according to the present invention.
본 발명은 골 이식재의 제조방법에 있어서,In the present invention, a method for producing a bone graft material,
티타늄 소재를 이용하여 구형체 입자 형태의 골 이식재를 가공한 후, 별도로 생체 적합성 골 유도인자 용액을 제조한 다음 상기 골 이식재를 골 유도인자 용액에 침지시켜 도포한 후 동결건조시킨 것을 특징으로 하는 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재의 제조방법에 관한 것이다. After processing the bone graft in the form of spherical particles using a titanium material, separately preparing a biocompatible bone inducer solution, and then immersing and applying the bone graft material in the bone inducer solution and then lyophilized titanium It relates to a method for producing a bone graft using spherical particles.
본 발명에 따른 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재의 제조방법의 제조공정을 각 단계별로 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다. The manufacturing process of the method for producing a bone graft using the titanium spherical particles according to the present invention will be described in detail for each step as follows.
본 발명에서 골 이식재의 가공은 컴퓨터 수치제어 선반(이하, 'CNC'라 한다)을 이용하여 티타늄 봉을 직경 1.0 내지 3.0mm 크기의 티타늄 구형체 입자의형태로 1차 가공한다. In the present invention, the processing of the bone graft material is primarily processed in the form of titanium spherical particles having a diameter of 1.0 to 3.0mm using a computer numerical control lathe (hereinafter referred to as "CNC").
그리고 CNC를 이용하여 1차 가공한 티타늄 구형체 입자는 직경이 0.4mm, 1.0mm, 1.5mm인 드릴을 이용하여 X, Y, Z 방향의 세 축에 구멍을 뚫어서 마무리 한다. 이때 티타늄 구형체 입자의 표면에도 0.5 내지 1.5mm 깊이로 함몰되도록 형성되는 홈(14)을 형성시킬 수 있다. The titanium spherical particles first processed by CNC are finished by drilling holes in X, Y, and Z directions using a drill having a diameter of 0.4 mm, 1.0 mm, and 1.5 mm. In this case, the
골 유도인자 용액의 제조는 별도로 생체 적합성 단백질 재료인 콜라겐, rhBMP-2, rhBMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, 부갑상선 호르몬(PTH), 혈관생성 인자로 이루어지는 군중에서 선택된 하나의 재료를 이용하여 생체 적합성 골 유도인자 용액을 제조하는 단계로서, 골 유도인자가 3차 증류수(deionized water, 무기염류나 이온을 제저한 순수한 물)에 균일하게 희석될 수 있도록 2차에 걸쳐 희석시킨다. 즉 골 유도인자를 3차 증류수에 첨가하여 45~54중량% 농도 용액으로 1차 희석시킨 다음 이 희석 용액을 다시 3차 증류수에 첨가하여 약 1/3 농도인 15~18중량% 농도 용액으로 2차 희석시킨다. The preparation of bone inducer solution was separately prepared with biocompatible protein materials: collagen, rhBMP-2, rhBMP-5, rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-16, TGF-β, IGF-1, IGF-2, parathyroid hormone ( PTH), a step of preparing a biocompatible bone inducer solution using a material selected from the group consisting of angiogenesis factors, wherein the bone inducer is deionized water (deionized water, pure water prepared with inorganic salts or ions) Dilute twice to ensure uniform dilution. That is, bone induction factor was added to the tertiary distilled water and diluted first with 45 ~ 54 wt% concentration solution. Then, the dilution solution was added to the tertiary distilled water again. Dilute tea.
상기에서 골 유도인자 용액의 농도가 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 골 유도인자 용액의 농도가 묽어져서 골 유도인자가 티타늄 구형체 입자에 충분하게 도포되지 않을 우려가 있고, 골 유도인자 용액의 농도가 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 골 유도인자 용액의 농도가 진해져서 골 유도인자가 티타늄 구형체 입자에 형성된 홀 또는 홈에 제대로 충진되지 않을 우려가 있다. When the concentration of the bone inducer solution is less than the above-defined range, the concentration of the bone inducer solution may be diluted so that the bone inducer may not be sufficiently applied to the titanium spherical particles. When the concentration of exceeds the range defined above, the concentration of the bone inducer solution is increased, there is a fear that the bone inducer is not properly filled in the holes or grooves formed in the titanium spherical particles.
골 유도인자 도포는 골 유도인자 용액에 골 이식재를 침지시켜 골 이식재의 티타늄 구형체 입자의 표면에 도포시키고, 입자 내부를 관통한 홀 및 외부의 홈에 골 유도인자를 충진시켜 생체 적합성을 높인다. Bone inducer coating is applied to the surface of the titanium spherical particles of the bone graft material by immersing the bone graft material in the bone inducer solution, and filling the bone induction factor into the hole and the grooves through the inside of the particle to enhance the biocompatibility.
이때 골 이식재의 침지시간은 100~150분이 바람직하며, 티타늄 입자의 관통 홀에 골 유도인자가 충진될 수 있도록 진공펌프를 이용하여 -25mmHg(-0.86bar)의 감압을 걸어준다.In this case, the immersion time of the bone graft material is preferably 100 to 150 minutes, and a pressure of -25mmHg (-0.86bar) is applied by using a vacuum pump to fill the bone guide factor in the through hole of the titanium particles.
그리고 골 유도인자를 도포시킨 골 이식재는 3차에 걸쳐 동결건조시킨다. 1차 동결건조는 골 유도인자를 도포시킨 골 이식재를 동결시키는 단계로서, 초저온 냉동고(deepfreezer)를 이용하여 24시간 동안 얼린 후 동결건조기를 이용하여 0 내지 20℃에서 48시간동안 동결건조시킨다. And bone graft material coated with a bone inducer is lyophilized three times. Primary lyophilization is a step of freezing a bone graft coated with a bone inducer, frozen for 24 hours using a deep freezer and lyophilized for 48 hours at 0 to 20 ℃ using a freeze dryer.
이때, 동결건조기법으로 동결시켜 골 유도인자가 미량의 혈액이나 체액으로 인하여 혈병 형성 전에 쉽게 씻겨나가는 것을 방지할 수 있다. 즉, 혈병 내에 골 유도인자가 저장되어 있으면서 빠른 방출을 막을 수 있으므로 국소적인 부위의 골세포, 혈관세포 형성을 유도하여 조기 치유기전으로 돌입되며 초기 치유과정이 단축되어 바로 골세포 및 혈관세포의 증식으로 단기간에 골융합이 된다.At this time, the freeze-drying method can be prevented to prevent the bone inducer from being easily washed off before the formation of blood clots due to a small amount of blood or body fluid. In other words, because bone induction factor is stored in blood clots and prevents rapid release, it induces the formation of bone cells and vascular cells in the local area and enters the early healing mechanism. As a result, bone fusion occurs in a short time.
1차 동결건조시킨 후 골 이식재에 도포된 골 유도인자의 가교결합(Crosslinking)시키기 위해 기화처리하는 것이 바람직하다. 스폰지 또는 솜 등에 25% 글루타알데히드(Glutaraldehyde) 용액 0.5ml을 적신 후 페트리 접시(Petri Dish) 뚜껑에 고정시켜 골 이식재에 직접 닿지 않게 한 후 기화 처리를 실시한다. 이때 기화처리는 37℃의 인큐베이터에서 24시간 동안 실시하여 골 유도인자를 가교결합(Crosslinking)시키다. It is preferred to vaporize for crosslinking of the bone inducer applied to the bone graft after primary lyophilization. Sponge or cotton wool is soaked with 0.5 ml of 25% glutaraldehyde solution and fixed on a Petri dish lid to prevent direct contact with bone graft material. At this time, the vaporization treatment is carried out in an incubator at 37 ° C. for 24 hours to crosslink the bone inducer.
기화처리후에 골 이식재의 이물질 제거를 위해 증류수를 이용하여 10분간씩, 3회 세척한 다음 또 다시 0.1M 글리세린 완충(Glycine Buffer) 용액을 이용하여 24시간 동안 2회 세척한다.After the vaporization treatment, three times of washing for 10 minutes using distilled water to remove the foreign matter of the bone graft material, and then again washed twice for 24 hours using 0.1M glycerin buffer solution.
2차 동결 단계는 세척한 골 이식재를 다시 동결시키는 단계로서, 1차 동결건조 단계와 동일한 조건으로 실시한다. The second freezing step is to freeze the washed bone graft again, and is performed under the same conditions as the first freeze drying step.
2차 동결건조 후 30% 과산화수소 용액에 골 이식재를 24시간 동안 침지시켜 탈색시키는 것이 바람직하다. 이는 콜라겐 등에 의해 제조된 골이식재의 일부가 변색되었을 경우 탈색시키기 위함이다. After secondary lyophilization it is desirable to discolor by immersing the bone graft in a 30% hydrogen peroxide solution for 24 hours. This is to discolor when some of the bone graft material manufactured by collagen or the like is discolored.
그리고 마지막으로 1차 동결건조와 동일한 조건으로 3차 동결건조를 실시한다. Finally, the third freeze drying is performed under the same conditions as the first freeze drying.
따라서 상기의 각 단계를 거쳐 본 발명에 따른 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재가 제조되어진다. Therefore, the bone graft material using the titanium spherical particles according to the present invention through the above steps are prepared.
이하 본 발명에 따른 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재의 제조방법을 아래 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 아래의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for producing a bone graft using titanium spherical particles according to the present invention will be described in detail based on the following examples, but the present invention is not necessarily limited to the following examples.
1. 티타늄 구형체 입자(골 이식재)의 제조1. Preparation of Titanium Spherical Particles (Bone Graft)
(실시예 1) (Example 1)
CNC를 이용하여 티타늄 봉을 직경 1mm인 티타늄 구형체 입자로 1차 가공한 다음 직경이 0.4mm인 드릴을 이용하여 X, Y, Z 방향의 세 축에 구형체 입자가 관통되도록 구멍을 뚫어서 티타늄 구형체 입자를 100개 제조하였다. Using a CNC, the titanium rod is first processed into titanium spherical particles with a diameter of 1 mm, and then drilled to make the spheres penetrate through three axes in the X, Y, and Z directions using a 0.4 mm diameter drill. 100 sieve particles were prepared.
(실시예 2) (Example 2)
CNC를 이용하여 티타늄 봉을 직경 2mm인 티타늄 구형체 입자로 1차 가공한 다음 직경이 1mm인 드릴을 이용하여 X, Y, Z 방향의 세 축에 구형체 입자가 관통되도록 구멍을 뚫어서 티타늄 구형체 입자를 100개 제조하였다. Using a CNC, the titanium rod is first processed into 2mm-titanium spherical particles, and a 1mm-diameter drill is used to drill the spherical particles through three axes in the X, Y, and Z directions. 100 particles were prepared.
(실시예 3) (Example 3)
CNC를 이용하여 티타늄 봉을 직경 3mm의 티타늄 구형체 입자로 1차 가공을 한 다음 직경이 1.5mm인 드릴을 이용하여 X, Y, Z 방향의 세 축에 구형체 입자가 관통되도록 구멍을 뚫어서 티타늄 구형체 입자를 100개 제조하였다. Using a CNC, the titanium rod is first processed into titanium spherical particles with a diameter of 3 mm, and then drilled to make the spherical particles penetrate through three axes in the X, Y, and Z directions using a 1.5 mm diameter drill. 100 spherical particles were prepared.
(비교예 1 내지 3)(Comparative Examples 1 to 3)
상기 실시예 1 내지 3의 방법에 따라 각각 제조한 티타늄 구형체 입자에 생체적합성 골 유도인자 용액을 도포하지 않은 티타늄 구형체 입자를 상기 실시에 1 내지 3과 동일한 규격의 치수로서 각각 100개씩 제조하여 비교예 1 내지 3으로 한다.100 titanium spherical particles which were not coated with the biocompatible bone inducer solution on each of the titanium spherical particles prepared according to the methods of Examples 1 to 3 were prepared in the same size as 1 to 3, respectively. It is set as Comparative Examples 1-3.
2. 생체적합성 골 유도인자 용액의 제조 2. Preparation of Biocompatible Bone Inducer Solution
콜라겐 100g을 증류수 100mL에 희석시킨 다음 이 희석용액을 다시 1/3농도로 희석시켜 16.7중량% 콜라겐 희석용액을 제조한 다음 이 용액 40ml를 페트리 접 시(Petri Dish)에 담는다.Dilute 100 g of collagen in 100 mL of distilled water, and then dilute this dilution solution to 1/3 concentration to prepare 16.7 wt% collagen dilution solution, and put 40 ml of this solution in Petri Dish.
3. 티타늄 구형체 입자에 골 유도인자 용액 도포3. Application of bone inducer solution to titanium spherical particles
상기 1에서 제조한 실시예 1 및 실시예 2의 시료 각 100개씩을 페트리 접시에 담긴 골 유도인자 용액에 2시간 동안 침지시키면서, 티타늄 입자의 관통 홀에 골 유도인자가 충진될 수 있도록 진공펌프를 이용하여 -25mmHg(-0.86bar)의 감압을 걸어준다.While immersing each of 100 samples of Example 1 and Example 2 prepared in 1 in the bone induction factor solution contained in a petri dish for 2 hours, a vacuum pump was filled so that the bone induction factor was filled in the through hole of titanium particles. To reduce the pressure to -25mmHg (-0.86bar).
상기 1, 내지 3의 방법에 따라 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 골 이식재는 초저온 냉동고(deepfreezer)를 이용하여 24시간 동안 얼린 후 동결건조기를 이용하여 0℃에서 48시간동안 1차 동결건조시킨 다음 증류수를 이용하여 10분간씩, 3회 세척한 다음0.1M 글라이신 완충(Glycine Buffer) 용액 250ml를 이용하여 24시간 동안 2회 세척한 후 1차 동결건조와 동일한 조건으로 2차 동결건조시킨 다음 30% 과산화수소수 250ml에 24시간 동안 침지시킨 후 꺼내어 1차 동결건조와 동일한 조건으로 3차 동결건조시켜 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 티타늄 구형체 입자를 이용한 골 이식재를 제조하였다. The bone graft material coated with the biocompatible bone inducer according to the methods 1 and 3 was frozen for 24 hours using a deep freezer, and then freeze-dried for 48 hours at 0 ° C. using a lyophilizer. After washing three times for 10 minutes with distilled water and then washing twice with 250 ml of 0.1M glycine buffer solution for 24 hours, the second freeze drying under the same conditions as the first freeze drying, and then 30% After immersing in 250 ml of hydrogen peroxide for 24 hours, taken out, and then lyophilized under the same conditions as the first lyophilization, a bone graft using titanium spherical particles coated with biocompatible bone inducers was prepared.
비교예 1 내지 3과 같은 티타늄 구형체 입자에 생체 적합성 골 유도인자를 도포시킨 결과 실시예 1 내지 3과 같이 생체 적합성 골 유도인자를 도포한 결과 도 6(비교예 3)에 나타난 바와 같은 티타늄 구형체 입자가 도 7(실시예3)에 나타난 바 와 같이 티타늄 구형체 입자의 외부는 물론 홀 내부까지 생체 적합성 골 유도인자인 콜라겐이 균일하게 도포된 상태임을 확인할 수 있었다. As a result of applying the biocompatible bone inducer to the titanium spherical particles as in Comparative Examples 1 to 3 as a result of applying the biocompatible bone inducer as in Examples 1 to 3 as shown in Figure 6 (Comparative Example 3) As shown in FIG. 7 (Example 3), the sieve particles were uniformly coated with collagen, which is a biocompatible bone inducer, to the inside of the hole as well as the outside of the titanium spherical particles.
따라서, 생체 적합성 골 유도인자가 균일하게 도포된 미세한 크기의 구형체 입자 형태인 골 이식재는 다양한 형태의 뼈 손실 부분을 주사기 등을 이용하여 쉽게 시술하여 골 손상 치료를 위한 시술을 간편하게 할 수 있고, 생체 적합성 골 유도인자에 의해 치유효과를 높일 수 있는 구조임을 확인할 수 있었다. Accordingly, the bone graft material in the form of finely-sized spherical particles uniformly coated with a biocompatible bone inducer can easily be used for the treatment of bone damage by easily performing various types of bone loss using a syringe or the like. Biocompatibility was confirmed to be a structure that can increase the healing effect by the bone inducer.
상술한 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.
도 1은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면;1 is a view for explaining the technical idea of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 티타늄 입자의 사시도;2 is a perspective view of titanium particles according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에서 보인 티타늄 입자의 구조를 상세히 설명하기 위한 부분 절개 단면도;3 is a partial cutaway cross-sectional view for explaining the structure of the titanium particles shown in FIG. 2 in detail;
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 티타늄 입자의 사시도;4 is a perspective view of titanium particles according to another preferred embodiment of the present invention;
도 5는 도 4에서 보인 티타늄 입자의 단면도;5 is a cross-sectional view of the titanium particles shown in FIG. 4;
도 6은 본 발명에서 비교예 3의 티타늄 구형체 입자를 촬영하여 나타낸 SEM 사진;Figure 6 is a SEM photograph showing the photographing titanium spheres of Comparative Example 3 in the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 실시예 3의 티타늄 구형체 입자를 촬영하여 나타낸 SEM 사진;에 관한 것이다. 7 is a SEM photograph showing a photograph of the titanium spherical particles of Example 3 according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 티타늄 입자 12 : 리세스10
12a : X축 홀 12b : Y축 홀12a:
12c : Z축 홀 14 : 홈12c: Z axis hole 14: groove
20 : 골 유도인자20 bone induction factor
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