KR101611583B1 - Implant Surface Treated With Gold Particle And Fabrication Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은: 생체 이식용 임플란트 몸체(Implant Body); 그리고 상기 임플란트 몸체의 표면에 화학결합되는 골드 입자들(Gold Particles)을 포함하여 구성되는 임플란트(Implant) 및 그 제작방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 임플란트의 표면에 구비되는 골드 입자가 골 분화를 촉진시키므로 생체 적합성이 향상되고 골 세포의 분화가 촉진될 수 있으며, 무독성이므로 인체 이식에 따른 부작용이 방지될 수 있고, 임플란트의 골유착에 소요되는 기간이 단축될 수 있으므로 임플란트 시술기간이 전체적으로 감소될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따르면, 생체 적합성을 갖는 임플란트의 제작 공정이 단순화될 수 있고 골드 입자들이 용이하게 임플란트의 표면에 고정될 수 있으므로, 세포활성 및 골분화능 등의 생체 적합성을 갖는 임플란트의 제작이 용이하고, 제조비용과 제조시간이 절감될 수 있다. The present invention relates to: an implant body for a living body implant; And gold particles chemically bonded to the surface of the implant body, and a method of manufacturing the implant. According to the present invention, since the gold particles provided on the surface of the implant promote bone differentiation, the biocompatibility is improved and the differentiation of osteocytes can be promoted. As a result, side effects due to human implantation can be prevented, The time required for the adhesion can be shortened, so that the period of the implant treatment can be reduced as a whole. According to the present invention, since the process for fabricating an implant having biocompatibility can be simplified and gold particles can be easily fixed on the surface of an implant, it is easy to fabricate an implant having biocompatibility such as cell activity and bone differentiation ability And manufacturing cost and manufacturing time can be reduced.

Description

골드 입자로 표면 처리된 임플란트 및 그 제작방법{Implant Surface Treated With Gold Particle And Fabrication Method Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an implant surface treated with gold particles,

본 발명은 생체에 이식되는 임플란트 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 골드 입자 특히 골드 나노입자를 이용하여 표면 개질된 생체적합성 임플란트 및 그 제작방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a biocompatible implant surface-modified using gold particles, particularly gold nanoparticles, and a method for producing the same.

일반적으로 임플란트(Implant)는 인공 재료 및/또는 천연 재료로 구성되며, 생체조직의 결손을 보완하기 위해 결손부에 이식되어서 상기 결손부의 형태를 재건하거나 기능을 대행하고, 기타 각종의 치료를 위해 조직을 지지하거나 부착시키는 등의 용도로 사용되는 구조물 또는 이식술을 지칭하며, 대표적인 예로는 인공 치아(Dental Implant)나 인공 관절 등이 있다. 즉 상기 임플란트는 생체 내에 이식되어 소정의 기능을 발휘하는 생체 이식용 의료기구이다. In general, an implant is composed of an artificial material and / or a natural material. The implant is implanted in a defect part to compensate for a deficiency of a living body tissue to reconstruct the shape of the defect part, perform a function, (E.g., a dental implant or an artificial joint), and the like. That is, the implant is a medical implantable medical device that is implanted in a living body and exerts a predetermined function.

상기 임플란트는 생체조직에 대하여 안정적인 생체 친화성(생체 적합성)이 요구되므로, 부작용이 없고 화학 및 생화학적 반응을 유발하지 않는 재료로 제작되어야 하고, 생체에 이식된 후에는 골과 임플란트 사이에 골이 채워져서 골융합이 잘 이루어져야 한다. 또한, 상기 임플란트는 반복되는 하중 및 순간적인 충격에도 변형되거나 파괴되지 않아야 하므로 기계적 강도가 매우 높은 소재로 제조되어야 한다.Since the implant is required to have a stable biocompatibility (biocompatibility) with respect to the living tissue, it should be made of a material which has no side effects and does not cause chemical and biochemical reactions. After implantation in a living body, Filling should be done well for fusion. In addition, since the implant should not be deformed or destroyed even under repeated loads and momentary impacts, the implant should be made of a material having high mechanical strength.

상기 임플란트에 적절한 소재(재료)로 현재까지 다양한 금속 및 합금이 개발되었으나, 생체재료로서 갖추어야 할 조건인 생체 친화성(Biocompatibility), 화학적 적합성(Chemicalcompatibility), 및 기계적 적합성(Mechanical compatibility)이 제대로 충족되지 못하고 있는 실정이다. Various metals and alloys have been developed up to now as materials suitable for the implants. However, biocompatibility, chemical compatibility, and mechanical compatibility, which are conditions to be satisfied as biomaterials, It is a fact that I can not.

상기 임플란트의 재료 중 가장 많이 사용되고 있는 것은 생체 적합성이 뛰어난 티타늄, 티타늄 합금 등이다. 상기 티타늄은 가공이 용이할 뿐만 아니라, 다른 금속에 비해 상대적으로 가벼우며, 다른 금속과의 합금으로 제조되거나 적절한 처리과정을 거치면 강도가 향상될 수 있고, 큰 부식저항성을 가진다. Among the materials of the implants, titanium, titanium alloys and the like, which are most biocompatible, are most commonly used. The titanium is not only easy to process but also relatively lighter than other metals, and can be made of an alloy with other metals or can be strengthened by suitable processing, and has high corrosion resistance.

그리고, 상기 임플란트는 골내에 이식되었을 때 골유착(osteointegration)이 잘 이루어져야 하는데, 이를 위하여 티타늄이나 티타늄 합금으로 된 임플란트의 표면에 골과의 결합 촉진을 유도하는 여러가지 표면 처리 방법이 도입되고 있으며, 예를 들면, 티타늄, 티타늄 합금 재질의 임플란트 표면을 생체 친화성 인산 칼슘(calcium phosphate)계 세라믹인 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)로 코팅하여 임플란트의 금속이온 용출을 방지함과 동시에 생체 친화성 및 기계적 강도를 향상시키는 기술과, 금속 임플란트의 표면을 거칠게 기계가공하는 기술(US 5,876,453A)과, 세라믹 입자를 이용하여 블라스팅(blasting)하거나 또는 황산과 염산의 혼합물을 이용하여 표면을 화학적으로 에칭(etching)함으로써 임플란트 표면을 거칠게 하는 기술(US 5,603,338A)이 알려져 있다. In order to accomplish this, osteointegration must be performed well when the implant is implanted into the bone. Various surface treatment methods for inducing the bonding of the bone to the surface of the implant made of titanium or titanium alloy have been introduced. For example, For example, the surface of titanium and titanium alloy implants is coated with hydroxyapatite, a biocompatible calcium phosphate ceramics, to prevent elution of metal ions from the implants and to improve biocompatibility and mechanical strength. (US 5,876,453 A), a technique of roughly machining the surface of metal implants, blasting with ceramic particles, or by chemically etching the surface with a mixture of sulfuric acid and hydrochloric acid Techniques for roughening the implant surface (US 5,603,338A) are known.

치과용 임플란트 분야에서도 생체활성 물질을 표면에 직접 처리하여 치조골과 치과용 임플란트의 골 융합을 촉진시키는 연구가 진행되고 있다. 그러나 종래의 임플란트 표면처리 기술은 생체 안정성과 골분화능 촉진에 한계가 있고, 복잡한 기계적 및/또는 화학적 처리과정을 거쳐야 하므로 표면처리가 어려우며, 생체 친화성 향상을 위한 표면 처리비용이나 생체활성물질 자체의 비용이 경제적이지 못하고, 제작 공정도 복잡해서 제조에 시간이 많이 소요되는 등의 문제점이 있는데, 본 발명자는 상기 임플란트의 표면을 골드 입자로 처리하여 세포활성 및 골분화능 등 생체 적합성이 크게 향상되며 저비용으로 간단한 공정을 통해 제조가 용이한 임플란트를 개발하게 되었다.In the field of dental implants, research is also underway to treat the bioactive material directly on the surface to promote bone fusion of alveolar bone and dental implants. However, conventional implant surface treatment techniques have limitations in promotion of biostability and bone-dividing capability, and require complicated mechanical and / or chemical treatment steps. Therefore, surface treatment is difficult, and the surface treatment cost for improving biocompatibility, The present inventors have found that the surface of the implant is treated with gold particles and the biocompatibility such as cell activity and bone differentiation ability is greatly improved and the cost is reduced. And the implant is easy to manufacture through a simple process.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0108687호, 2008년 12월 16일 공개, 서울대학교 산학협력단Korean Patent Publication No. 10-2008-0108687, published on December 16, 2008, Seoul National University Industry-Academic Cooperation Foundation 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0021218호, 2004년 3월 10일, 주식회사 솔고 바이오메디칼Korean Patent Publication No. 10-2004-0021218, March 10, 2004, Solo BioMedical Co., Ltd.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 임플란트의 생체 적합성과 골분화능이 향상되도록 골드 입자들 특히 골드 나노입자들이 임플란트의 표면에 결합되어 있는 구조의 임플란트 및 그 제작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an implant having a structure in which gold particles, particularly gold nanoparticles, are bonded to the surface of an implant to improve biocompatibility and bone- The purpose is to do.

상술한 목적의 해결을 위하여, 본 발명은: 생체 이식용 임플란트 몸체(Implant Body); 그리고 상기 임플란트 몸체의 표면에 화학결합되는 골드 입자들(Gold Particles)을 포함하여 구성되는 임플란트(Implant) 및 그 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned object, the present invention provides: an implant body for a living body implant; And gold particles chemically bonded to the surface of the implant body, and a method of manufacturing the implant.

상기 골드 입자들의 크기는 15㎚~100㎚, 보다 상세하게는 30㎚~50㎚이다.The size of the gold particles is 15 nm to 100 nm, more specifically 30 nm to 50 nm.

상기 임플란트 몸체의 표면에는 황(S)을 원소로 포함하는 임플란트 표면층이 구비되며; 상기 골드 입자들은 상기 임플란트 표면층의 황(S)에 화학결합되는 것을 특징으로 한다.The surface of the implant body is provided with an implant surface layer containing sulfur (S) as an element; And the gold particles are chemically bonded to sulfur (S) in the surface layer of the implant.

상기 임플란트 표면층은, 상기 임플란트 몸체의 표면 산화막이 알칼리(Alkali)와 실란(Silane)에 의해 순차적으로 개질된 구조를 갖는다.The surface layer of the implant has a structure in which the surface oxide film of the implant body is sequentially modified by alkali and silane.

상기 알칼리는 수산화나트륨(NaOH)이며, 상기 실란은 메르캅토기(SH기; Mercapto group)을 갖는 티올실란(SH-Silane)인 것을 특징으로 한다.The alkali is sodium hydroxide (NaOH), and the silane is thiol silane (SH-silane) having a mercapto group (SH group).

상기 골드 입자들 각각은 두개의 황 원자와 화학결합해서 상기 임플란트 표면층에 구비된다.Each of the gold particles is chemically bonded to two sulfur atoms to be provided on the surface layer of the implant.

다른 일 형태로서 본 발명은: 산화막이 형성된 임플란트의 표면을 개질하여 상기 임플란트의 표면에 수산기(OH기)를 형성하는 (a)단계; 상기 수산기를 갖는 임플란트의 표면을 개질하여 상기 임플란트 표면에 메르캅토기(SH기)을 형성하는 (b)단계; 그리고 상기 메르캅토기를 갖는 임플란트 표면을 골드 입자들과 반응시켜서 상기 임플란트 표면에 상기 골드 입자들을 화학결합시키는 (c)단계를 포함하는 임플란트 제작방법을 제공한다.(A) forming a hydroxyl group (OH group) on the surface of the implant by modifying the surface of the implant having the oxide film formed thereon; (B) modifying the surface of the implant having the hydroxyl group to form a mercapto group (SH group) on the surface of the implant; And (c) reacting the surface of the implant having the mercapto group with gold particles to chemically bond the gold particles to the surface of the implant.

상기 (a)단계는, 상기 산화막이 형성된 임플란트의 표면을 알칼리와 반응시켜서 상기 임플란트의 표면에 수산기(OH기)를 형성하는 단계를 포함하고; 상기 (b)단계는, 상기 수산기를 갖는 임플란트의 표면을 메르캅토기(SH기)를 갖는 티올실란(SH-Silane) 또는 MDPA(12-Mercaptododecylphosphonic acid) 등 메르캅토기를 갖는 물질과 반응시켜서 상기 임플란트 표면에 상기 메르캅토기를 형성하는 단계를 포함한다.The step (a) may include forming a hydroxyl group (OH group) on the surface of the implant by reacting the surface of the oxide having the oxide film formed thereon with alkali; Wherein the step (b) comprises: reacting the surface of the implant having hydroxyl groups with a substance having a mercapto group such as thiol silane (SH-silane) having a mercapto group (SH group) or 12-mercaptododecylphosphonic acid (MDPA) And forming the mercapto group on the surface of the implant.

상기 티올실란의 예로는 (3-Mercaptopropyl) Trimethoxysilane이 있으며, 상기 알칼리는 수산화나트륨(NaOH)인 것을 특징으로 한다.An example of the thiol silane is (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane, and the alkali is sodium hydroxide (NaOH).

본 발명의 실시 예에서, 상기 (c)단계는 상기 골드 입자들이 포함된 용액에 상기 임플란트를 침지함으로써 수행된다.In an embodiment of the present invention, the step (c) is performed by immersing the implant in a solution containing the gold particles.

상기 골드 입자들은, 15㎚~100㎚ 보다 바람직하게는 30㎚~50㎚ 크기의 골드 나노입자들인 것을 특징으로 한다.The gold particles are gold nanoparticles having a size of 15 nm to 100 nm, more preferably 30 nm to 50 nm.

본 발명에 따르면, 임플란트의 표면에 구비되는 골드 입자가 세포내로 이동/함입되어서 골 분화를 촉진시키므로, 임플란트의 생체 적합성이 향상되고 골 세포의 분화가 촉진될 수 있으며, 무독성이므로 인체 이식에 따른 부작용이 방지될 수 있고, 임플란트의 골유착에 소요되는 기간이 단축될 수 있으므로 임플란트 시술기간이 크게 감소될 수 있다.According to the present invention, since the gold particles provided on the surface of the implant are moved / embedded in the cells to promote bone differentiation, the biocompatibility of the implants can be improved and the differentiation of osteocytes can be promoted and the side effects Can be prevented, and the period required for osseointegration of the implant can be shortened, so that the period of the implant treatment can be greatly reduced.

그리고, 본 발명에 따르면, 생체 적합성을 갖는 임플란트의 제작 공정이 단순화될 수 있고 골드 입자들이 용이하게 임플란트의 표면에 고정될 수 있으므로, 세포활성 및 골분화능 등의 생체 적합성을 갖는 임플란트의 제작이 용이하고, 제조비용과 제조시간이 절감될 수 있다. According to the present invention, since the process for fabricating an implant having biocompatibility can be simplified and gold particles can be easily fixed on the surface of an implant, it is easy to fabricate an implant having biocompatibility such as cell activity and bone differentiation ability And manufacturing cost and manufacturing time can be reduced.

또한, 본 발명에 따르면, 임플란트가 생체에 이식된 상태에서 세포 내의 글루타치온(GSH)이 골드 입자와 황 원자 간의 화학결합을 끊어주므로, 골드 입자가 임플란트 주변의 세포에 용이하게 함입될 수 있고 이로 인해 세포의 분화능이 광범위한 영역에서 진행될 수 있다.In addition, according to the present invention, since the glutathione (GSH) in the cell in the state of implantation in the living body cuts off the chemical bond between the gold particle and the sulfur atom, the gold particle can be easily embedded in the cells around the implant, The ability of the cell to differentiate can be advanced in a wide range.

본 발명의 특징 및 장점들은 후술되는 본 발명의 실시 예들에 대한 상세한 설명과 함께 다음에 설명되는 도면들을 참고하여 더 잘 이해될 수 있으며, 상기 도면들 중:
도 1은 본 발명에 따른 임플란트의 일 실시 예가 생체조직이 이식된 상태를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명에 따른 임플란트의 일 실시 예를 개략적으로 나타낸 사시도;
도 3은 도 2에 도시된 임플란트의 단면도;
도 4는 초기 이식 상태에서 임플란트의 표면 구조를 확대하여 나타낸 단면도;
도 5는 임플란트 이식 후 골드 입자(G)의 이동을 보여주는 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 임플란트 제조방법의 일 실시 예를 개략적으로 나타낸 플로우 챠트;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트의 제조 과정을 나타낸 도면들;
도 8a는 산화 티타늄 디스크의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진;
도 8b는 수산화 티타늄 디스크의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진;
도 8c는 티올 티타늄 디스크의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진;
도 8d는 GNP 티타늄 디스크의 표면을 나타낸 주사전자현미경 사진;
도 9는 산화 티타늄 디스크와 GNP 티타늄 디스크의 친수성 평가 사진;
도 10은 세포 증식 실험에 의한 독성 평가 사진;
도 11은 세포 증식 정도(세포 생존능)를 나타낸 그래프;
도 12는 골 분화 정도를 ALP 활성도 값으로 나타낸 그래프;
도 13a는 골 분화 평가를 위한 1주차 A-red Staining 사진;
도 13b는 골 분화 평가를 위한 2주차 A-red Staining 사진;
도 13c는 골 분화 평가를 위한 3주차 A-red Staining 사진;
도 14a 내지 도 14d는 RT PCR 실험을 대표적인 분화 마커별로 나타낸 그래프;
도 14e는 골 분화 평가를 위해 세포 실험 그룹별 칼슘 침착(Calcium deposition) 정도를 나타낸 그래프;
도 15는 동물 실험에 의한 조직내 골 부피 백분율(BV/TV, Percent Bone Volume, %)을 나타낸 그래프; 그리고
도 16은 동물 실험에 의한 골 표면 밀도(BS/TV, Bone Surface Density, 1mm)를 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The features and advantages of the present invention will become better understood with reference to the following detailed description of embodiments of the invention,
1 is a view illustrating a state in which a living tissue is implanted according to an embodiment of the implant according to the present invention;
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an embodiment of an implant according to the present invention; FIG.
Figure 3 is a cross-sectional view of the implant shown in Figure 2;
4 is an enlarged cross-sectional view showing the surface structure of the implant in an initial implantation state;
5 is a cross-sectional view showing migration of gold particles (G) after implant implantation;
6 is a flowchart schematically showing an embodiment of a method for manufacturing an implant according to the present invention;
FIGS. 7A to 7C are views illustrating a process of manufacturing an implant according to an embodiment of the present invention; FIGS.
8A is a scanning electron microscope photograph showing the surface of a titanium oxide disk;
8B is a scanning electron microscope photograph showing the surface of a titanium hydroxide disk;
8c is a scanning electron microscope photograph showing the surface of a thiol titanium disk;
8D is a scanning electron microscope photograph showing the surface of a GNP titanium disk;
9 is a photograph showing a hydrophilic property of a titanium oxide disk and a GNP titanium disk;
10 shows photographs of toxicity evaluation by cell proliferation experiments;
11 is a graph showing the degree of cell proliferation (cell viability);
12 is a graph showing the degree of bone differentiation as an ALP activity value;
13A is a 1-page A-red Staining photograph for evaluation of bone differentiation;
Fig. 13B is a 2-sheet A-red Staining photograph for bone differentiation evaluation;
FIG. 13C is a 3-spot A-red Staining image for evaluation of bone differentiation;
14A-14D are graphs showing RT PCR experiments by representative differentiation markers;
FIG. 14E is a graph showing the degree of calcium deposition per cell experimental group for bone differentiation evaluation; FIG.
15 is a graph showing bone volume percentage (BV / TV, Percent Bone Volume,%) in an animal by an animal experiment; And
FIG. 16 is a graph showing the bone surface density (BS / TV, Bone Surface Density, 1 mm) by an animal experiment.

이하, 본 발명의 실시 예들이 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명되며, 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동일 도면 부호가 사용된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing embodiments of the present invention, the same reference numerals are used for the same configurations.

본 명세서에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "결합된다"거나 또는 "구비된다"는 기재는, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접적으로 결합되거나 구비되는 구조와, 다른 별도의 구성 요소를 매개로 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 간접적으로 결합되거나 구비되는 구조를 포함하는 개념이다.It is to be understood that the description used herein to mean "coupled" or "comprising" to another component refers to a structure in which a component is directly coupled to or contained in another component, Is a concept including a structure in which an element is indirectly coupled to or contained in another element.

본 발명에 따른 임플란트는 생체조직에 이식되어서 조직을 지지하거나 결손부의 기능을 대행하는 의료기구로서, 기본 몸체를 이루는 생체 이식용 임플란트 몸체(Implant Body)와, 골 분화능 향상을 위해 상기 임플란트 몸체의 표면에 화학결합되는 골드 입자들(Gold Particles) 특히 골드 나노입자들(Gold Nanoparticles)을 포함하여 구성된다. An implant according to the present invention is a medical device that is implanted in a living tissue to perform a function of supporting a tissue or functioning as a defective part. The medical device includes an implant body for implanting a living body (basic body), a surface of the implant body And gold particles (Gold Nanoparticles), which are chemically bonded to the surface of the substrate.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 임플란트는 골유착 성능이 향상되고 우수한 생체 적합성을 갖는다. 다시 말해서, 본 발명의 실시 예에 따른 임플란트는 생체에 대한 부작용을 일으키지 않으며 생체접착과 세포 분화 기타 세포활성을 촉진시킨다. Accordingly, the implant according to the embodiment of the present invention has improved osseointegration performance and excellent biocompatibility. In other words, the implant according to the embodiment of the present invention does not cause side effects on the living body and promotes bioadhesion, cell differentiation and other cellular activities.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 임플란트의 구체적인 일 실시 예에 대한 구조가 설명된다. 도 1은 본 발명에 따른 임플란트의 일 실시 예가 생체조직이 이식된 상태를 나타낸 도면이며, 도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트, 보다 구체적으로는 덴탈 임플란트(100)를 나타낸 사시도와 단면도이다.First, the structure of a specific embodiment of the implant according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. FIG. 1 is a view showing an implant according to an embodiment of the present invention in which a living tissue is implanted. FIGS. 2 and 3 are views showing an implant according to an embodiment of the present invention, more specifically, a dental implant 100 A perspective view and a sectional view.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트(100)는, 생체 이식용 임플란트 몸체(110)의 일 예로서 인공 치근을 이루는 매식체(Fixture, 이하 임플란트 몸체와 동일한 도면 부호를 적용함)와 상기 임플란트 몸체 즉 매식체(110)의 표면에 화학결합되는 골드 입자(G)들을 포함하여 구성된다.1 to 3, an implant 100 according to an embodiment of the present invention includes an implant body 110 for a living body implantation, and includes a fixture (hereinafter referred to as an implant body) And gold particles (G) chemically bonded to the surface of the implant body (i.e., the implant 110).

본 실시 예에 있어서, 상기 매식체(100)는 외주면에 치조골(B)과의 기계적 결합을 위한 나사산(수나사)가 형성되고, 내부에는 지대주(Abutment; 10)와의 결합을 위한 지대주 결합홀이 형성된 구조이나 상기 매식체의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 참고로 인공 치아에서 상기 지대주(10)는 치관(C)에 의해 덮인다. In the present embodiment, the perimeter 100 is formed with a thread (male thread) for mechanical coupling with the alveolar bone B on the outer circumferential surface, and an abutment engagement hole for engagement with the abutment 10 is formed therein And the structure of the plate is not limited thereto. For reference, the abutment 10 is covered by the crown C in the artificial tooth.

그리고 상기 매식체(100)는 생체 친화성이 우수한 금속 재질 특히 티타늄 기반의 재질(티타늄이나 티타늄 합금 재질)을 가지며, 상기 매식체 그 자체는 일반적으로 공지된 구성이므로 그에 대한 부가적인 설명은 생략된다. 본 실시 예에서는 상기 임플란트의 예로서 치과용 임플란트가 제시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.Further, the plate 100 has a metal material having excellent biocompatibility, particularly a titanium-based material (titanium or titanium alloy material), and the plate itself has a generally known structure, and thus a further explanation thereof is omitted . In this embodiment, the dental implant is shown as an example of the implant, but the present invention is not limited thereto.

본 실시 예에서, 상기 골드 입자(G; Gold Particle)들은 나노미터(㎚) 크기의 입자 즉 나노 입자로서 골드 나노입자(Gold Nanoparticle)이 적용되며, 보다 구체적으로 상기 골드 입자(G)들의 크기는 15㎚~100㎚, 보다 상세하게는 30㎚~50㎚로서, 30㎚~50㎚ 크기의 골드 입자가 세포내 침투(함입)에 우수하다.In the present embodiment, the gold particles (G) are gold nanoparticles as nanoparticles having a size of nanometer (nm). More specifically, the size of the gold particles 15 nm to 100 nm, more specifically 30 nm to 50 nm, and gold particles of 30 nm to 50 nm in size are excellent in intracellular penetration (penetration).

그리고, 상기 골드 입자(G)들은 임플란트 몸체의 표면층 즉 임플란트 표면층(120)에 화학결합되어서 임플란트 즉 덴탈 임플란트(100)의 생체 적합성을 향상시킨다. 보다 구체적으로 설명하면, 임플란트 이식 후에 상기 골드 입자(G)들은 임플란트 표면에서 분리되어 주변 세포로 이동해서 함입되며, 세포의 분화를 촉진시킨다.The gold particles G are chemically bonded to the surface layer of the implant body, that is, the implant surface layer 120, thereby improving the biocompatibility of the implant, that is, the dental implant 100. More specifically, after implantation, the gold particles (G) separate from the surface of the implant and migrate into surrounding cells to be implanted and promote cell differentiation.

상기 임플란트 표면층(120)은, 상기 임플란트 몸체(110)의 표면에 구비되며, 황(S, Sulfur)을 원소로 포함하는 구조, 즉 황을 원소롤 포함하는 물질로 구성된다. 그리고 상기 골드 입자(G)들은 상기 임플란트 표면층(120)의 황(S)과 화학결합된다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 골드 입자(G)는 황(S)과 쉽게 결합되며, 본 실시 예에서 상기 골드 입자(G)에는 두개의 황(S) 원자들이 결합된다. 따라서 골드 입자(G)들과 황(S) 원자들간의 화학결합 비율은 1:2가 된다. The implant surface layer 120 is formed on the surface of the implant body 110 and comprises a material containing sulfur (S) as an element, that is, a material containing sulfur as an elemental roll. The gold particles (G) are chemically bonded to the sulfur (S) of the implant surface layer (120). 4 and 5, the gold particles G are easily bonded to the sulfur S, and two gold (S) atoms are bonded to the gold particles G in the present embodiment. Therefore, the chemical bond ratio between the gold particles (G) and the sulfur (S) atoms is 1: 2.

그리고, 상기 임플란트(100)가 생체 조직 예를 들면 치조골에 식립되면, 상기 골드 입자(G)들이 상기 임플란트 표면층(120)에서 분리되어 골 세포(Cell)의 분화를 촉진한다.When the implant 100 is placed in a living tissue, for example, an alveolar bone, the gold particles G are separated from the implant surface layer 120 to promote differentiation of bone cells.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 골드 입자(G)와 황(S)의 결합은 세포 내의 글루타치온(GSH)에 의해 쉽게 끊어지며, 상기 임플란트 표면층(120)에서 분리된 골드 입자(G)들은 치조골의 골 세포(Cell)에 함입되어 골 분화를 촉진시킨다.More specifically, the bond between the gold particle (G) and sulfur (S) is easily broken by the intracellular glutathione (GSH), and the gold particles (G) separated from the implant surface layer (120) It is incorporated into cells to promote bone differentiation.

본 실시 예에 따른 임플란트(100)는, 골드 입자(G)들을 금속 재질 보다 구체적으로는 티타늄(Ti) 재질을 갖는 생체 이식용 임플란트 몸체(110) 즉 상기 매식체에 결합시키는 과정을 통해 제조될 수 있으며, 상기 골드 입자(G)들이 황(S)과의 화학결합에 의해 상기 임플란트 몸체의 표면 즉 상기 임플란트 표면층(120)에 고정된다. The implant 100 according to the present embodiment is manufactured through the process of bonding the gold particles G to the implant body 110 for implantation with a titanium material rather than a metal material, And the gold particles G are fixed to the surface of the implant body, that is, the implant surface layer 120, by chemical bonding with sulfur (S).

이를 위하여, 상기 임플란트(100)의 표면에 메르캅토기(SH기; Mercapto Group)가 형성되도록 상기 임플란트 몸체의 표면이 개질된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 임플란트의 표면에 수산기(OH기)가 형성되도록 상기 임플란트 몸체의 표면이 1차 개질된 후 상기 임플란트의 표면에 상기 메르팝토기(SH기)가 형성되도록 상기 임플란트 몸체의 표면이 2차 개질된다. To this end, the surface of the implant body is modified such that a mercapto group (SH group) is formed on the surface of the implant 100. More specifically, after the surface of the implant body is first modified so that a hydroxyl group (OH group) is formed on the surface of the implant, the surface of the implant body is modified so that the meropop earthenware (SH group) The surface is secondarily modified.

예를 들면, 상기 임플란트 표면층(120)은 상기 임플란트 몸체(110)의 표면 산화막이 알칼리(Alkali)와 실란(Silane)에 의해 순차적으로 개질된 구조를 갖는다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 임플란트 몸체(110)의 표면은 공기 중이나 수중에서 산화되어 산화막을 형성하며, 상기 임플란트 몸체(110)의 표면은 상술한 알칼리 및 실란과 순차적으로 반응해서 상기 골드 입자(G)들이 잘 결합될 수 있는 구조로 개질된다.For example, the implant surface layer 120 has a structure in which the surface oxide film of the implant body 110 is sequentially modified with alkali and silane. More specifically, the surface of the implant body 110 is oxidized in air or in water to form an oxide film, and the surface of the implant body 110 sequentially reacts with the above-described alkali and silane to form the gold particles G ) Are modified into a structure that can be well coupled.

즉 상기 임플란트 몸체(110)의 표면이 알칼리와 반응한 후에 다시 실란(Silane)과 반응해서 표면 개질 과정을 거친다. 상기 알칼리는 산화막(O2)과 반응해서 상기 임플란트 몸체(110)의 표면에 수산기(OH기)를 형성하며, 상기 실란은 수산기와 반응해서 상기 임플란트 몸체(110)의 표면에 메르캅토기(SH기)를 형성한다. That is, after the surface of the implant body 110 reacts with the alkali, the surface of the implant body 110 reacts with the silane to undergo a surface modification process. The alkali reacts with the oxide film O 2 to form a hydroxyl group (OH group) on the surface of the implant body 110. The silane reacts with the hydroxyl group to form a mercapto group (SH) on the surface of the implant body 110. .

본 실시 예에서는 상기 알칼리로 수산화나트륨(NaOH)이 개시되고, 상기 실란으로는 메르캅토기(SH기)를 갖는 티올실란(Thiol-Silane; SH-Silane)이 개시된다. 그리고 상기 골드 입자(G)는 두개의 황(S) 원자와 화학결합해서 상기 임플란트 몸체(110)의 표면에 고정된다. In this embodiment, sodium hydroxide (NaOH) is disclosed as the alkali, and as the silane, a thiol-silane (SH-silane) having a mercapto group (SH group) is disclosed. The gold particles G are chemically bonded to two sulfur (S) atoms and fixed to the surface of the implant body 110.

상기 임플란트의 표면에 메르캅토기(SH기)를 형성하는 다른 물질의 예로는 12-Mercaptododecylphosphonic acid(MDPA)를 들 수 있다. 즉, 상기 임플란트 몸체의 표면을 알칼리로 1차 개질해서 수산기를 형성한 후, 1차 개질된 표면을 상기 MDPA(#745855, 시그마 알드리치)과 반응시켜서 2차 개질하면 상기 임플란트의 표면에 메르캅토기(SH기)가 형성될 수 있으므로, 상기 임플란트(100)의 표면에 메르캅토기(SH기; Mercapto Group)를 형성하는 물질이 실란 즉 상기 티올실란에 한정되는 것은 아니다.An example of another substance that forms a mercapto group (SH group) on the surface of the implant is 12-Mercaptododecylphosphonic acid (MDPA). That is, when the surface of the implant body is first modified with alkali to form a hydroxyl group, and then the first modified surface is reacted with the MDPA (# 745855, Sigma Aldrich) to be secondarily modified, a mercapto group (SH group) may be formed. Therefore, the substance forming the mercapto group (SH group) on the surface of the implant 100 is not limited to the silane, that is, the thiol silane.

이하에서는, 본 발명에 따른 임플란트를 제조하는 방법의 구체적인 일 실시 예가 설명된다. Hereinafter, a specific embodiment of a method of manufacturing an implant according to the present invention will be described.

도 6을 참조하면, 상술한 구조 즉 표면에 골드 입자(G)들이 결합되어 있는 구조의 임플란트를 제조하기 위하여, 먼저 표면이 산화된 임플란트(매식체-임플란트 몸체)를 준비하고, 상기 임플란트의 표면을 알칼리 처리해서 상기 임플란트의 표면에 수산기(OH기)를 형성한다.Referring to FIG. 6, in order to manufacture an implant having a structure in which gold particles G are bonded to the above-described structure, a surface-oxidized implant (an implant body-implant body) is first prepared, Is subjected to alkali treatment to form a hydroxyl group (OH group) on the surface of the implant.

그리고 상기 임플란트의 표면을 실란 보다 구체적으로는 티올실란으로 개질 처리해서 상기 임플란트의 표면에 메르캅토기(SH기; Mercapto Group)를 형성한 후, 상기 골드 입자(G)들을 상기 임플란트의 표면에 고정(화학결합)시킨다.Then, the surface of the implant is modified with silane, more specifically with thiol silane to form a mercapto group (SH group) on the surface of the implant, and then the gold particles (G) are fixed on the surface of the implant (Chemical bonding).

상술한 알칼리 처리에 의해 상기 임플란트의 표면에 형성되는 수산기(OH기)는 티올실란 예를 들면 (3-Mercaptopropyl) Trimethoxysilane과 반응하며, 이에 따라 상기 임플란트의 표면에 골드 입자의 결합을 용이하게 하는 메르캅토기(SH기; Mercapto Group)가 형성될 수 있다. The hydroxyl group (OH group) formed on the surface of the implant by the above-described alkali treatment reacts with thiolsilane, for example, (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane and accordingly, the surface of the implant A mercapto group (SH group) may be formed.

그리고 상기 골드 입자들이 포함된 용액에 상기 임플란트를 침지함으로써 탈수소 반응을 통해 상기 골드 입자가 상기 임플란트 표면에 화학결합되어서 코팅된다.The gold particles are chemically bonded to the surface of the implant through a dehydrogenation reaction by immersing the implant in a solution containing the gold particles.

도 7a는 상술한 알칼리 처리 과정을 보여주는 도면으로서, 티타늄 임플란트(Ti)의 표면 산화막(O2)이 수산화나트륨(NaOH)과 반응하여 상기 임플란트가 1차적으로 표면개질됨으로써, 임플란트의 표면에 수산기(OH기)가 형성된다.7A is a view showing the above-described alkali treatment process, wherein the surface oxide film (O 2 ) of the titanium implant (Ti) reacts with sodium hydroxide (NaOH) to primarily modify the surface of the implant, OH group) is formed.

다음으로, 도 7b는 알칼리에 의해 1차 개질된 임플란트의 표면dl 다시 실란으로 2차 개질되는 과정을 보여주는 도면으로서, 1차 표면개질에 의해 티타늄 임플란트(Ti)의 표면에 형성되는 수산화나트륨(NaOH)이 티올실란(SH-Silane)이 반응하여 상기 임플란트의 2차 표면개질이 수행됨으로써, 임플란트의 표면에 메르캅토기(SH기; Mercapto Group)가 형성된다.Next, FIG. 7B shows a process of secondarily modifying the surface dl of the primary modified by alkali with the silane, wherein sodium hydroxide (NaOH) formed on the surface of the titanium implant (Ti) ) Is reacted with thiolsilane (SH-silane) to perform secondary surface modification of the implant, thereby forming a mercapto group (SH group) on the surface of the implant.

그리고, 도 7c는 임플란트 표면에 골드 입자(G) 보다 구체적으로는 골드 나노입자(Gold Nanoparticle)를 결합시키는 과정을 보여주는 도면으로서, 2차 표면개질에 의해 티타늄 임플란트(Ti)의 표면에 형성되는 메르캅토기(SH기; Mercapto Group)가 골드 나노입자와 반응하여 골드 나노입자가 두개의 황 원자와 결합된다.FIG. 7C is a view showing a process of binding gold nanoparticles (Gold Nanoparticles) more specifically to gold particles (G) on the surface of the implant. The mercapto group (SH group) reacts with gold nanoparticles and gold nanoparticles are bound to two sulfur atoms.

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트의 구체적 제조과정 및 실험 예가 설명된다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 예시한 것에 불과하며, 본 발명이 하기의 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, a concrete manufacturing process and an experimental example of the implant according to an embodiment of the present invention will be described. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시 예 : 골드 입자가 결합된 티타늄 디스크 시편의 제조Example: Preparation of gold particle bonded titanium disk specimen

(1) 산화 티타늄 디스크(TiO2) 준비(1) Preparation of Titanium Oxide Disks (TiO 2 )

티타늄(Titanium; Ti) 원재료(ASTM F67 Grade 4, TNS 코리아, 한국)을 지름 10mm/두께 1mm로 절단 후에 세척해서 표면이 산화된 티타늄 디스크 즉 산화 티타늄 디스크(TiO2)를 얻는다.
Titanium (Ti) 2 raw material (ASTM F67 Grade 4, TNS Korea, Korea) is cut to a diameter of 10 mm / thickness of 1 mm and then washed to obtain a surface-oxidized titanium disk, namely, a titanium oxide disk (TiO 2 ).

(2) 1차 표면개질 - 수산화 티타늄 디스크(TiOH) 제조 - 도 7a 참조(2) Primary Surface Modification - Titanium Hydroxide Disks (TiOH) Manufacturing - See Figure 7a

상기 산화 티타늄 디스크(TiO2)를 2.5N 농도의 NaOH 수용액과 마그네틱 바(Magnetic Bar)가 들어있는 용기(Two Neck Round Flask)에 담그고, 80℃ 전열기(Hot plate)에서 350~500RPM으로 24시간 동안 반응시켜 1차 표면개질함으로써 표면에 수산기가 형성된 티타늄 디스크(이하 수산화 티타늄 디스크(TiOH)라 칭함)를 얻고, 상기 수산화 티타늄 디스크를 세척/건조한다.The titanium oxide disk (TiO 2 ) was immersed in a two neck round bath containing a 2.5 N NaOH aqueous solution and a magnetic bar and heated at 80 to 500 RPM in a hot plate at 80 ° C. for 24 hours To obtain a titanium disk (hereinafter referred to as a titanium hydroxide disk (TiOH)) having a hydroxyl group on its surface, and the titanium hydroxide disk is washed / dried.

예를 들면, 상기 수산화 티타늄 디스크를 멸륜 증류수(Distilled Water, DW)에 담근 후 초음파를 이용하여 세척하고, 세척이 끝나면 60℃ 오븐(Oven)에서 24시간동안 건조한다. 세척시 10분마다 DW를 갈아서 총 6회 세척한다.
For example, the titanium hydroxide disk is immersed in distilled water (DW), washed with ultrasonic waves, and dried at 60 ° C in an oven for 24 hours. When washing, DW is grinded every 10 minutes and washed 6 times in total.

(3) 2차 표면개질 - 티올 티타늄 디스크 제조(TiOH -> TiSH) - 도 7b 참조(3) Secondary Surface Modification - Thiol Titanium Disc Manufacturing (TiOH -> TiSH) - See FIG. 7b

호일로 감싼 70mL 바이얼(Bial)에 99.8%의 무수 톨루엔(Anhydrous Toluene, #244511, 시그마 알드리치) 10㎖와 티올실란((3-Mercaptopropyl) Trimethoxysilane 95%, #175617, 시그마 알드리치)을 200㎕ 넣고 혼합(Vortex)해서 실란-톨루엔 용액을 얻는다. 10 ml of 99.8% anhydrous toluene (Anhydrous Toluene, # 244511, Sigma Aldrich) and thiol silane (95%, # 175617, Sigma Aldrich) were added to a 70 mL vial wrapped in foil Vortex to obtain a silane-toluene solution.

그리고, 상기 실란-톨루엔 용액이 들어있는 바이얼(Bial)에 1차 표면개질에서 얻어진 수산화 티타늄 디스크(TiOH)를 넣고, 37℃ 인큐베이터(Incubator)에서 100 RPM으로 24시간 동안 반응시켜 2차 표면개질함으로써 표면에 메르캅토기(SH기)가 형성된 티타늄 디스크(이하 티올 티타늄 디스크(TiSH)라 칭함)를 얻은 후, 상기 티올 티타늄 디스크를 세척/건조한다.The titanium hydroxide disk (TiOH) obtained by the first surface modification was placed in a vial containing the silane-toluene solution and reacted at 100 rpm for 24 hours in an incubator at 37 ° C to perform secondary surface modification To obtain a titanium disk (hereinafter referred to as a thiol titanium disk (TiSH)) having a mercapto group (SH group) formed on its surface, and then the thiol titanium disk is washed / dried.

예를 들면, 상기 티올 티타늄 디스크를 무수 톨루엔(Anhydrous Toluene)에 넣고 상온에서 10분간 3번 세척한 후, 다시 멸균 증류수에 넣고 상온에서 10분간 3번 세척하고, 세척이 끝나면 60℃ 오븐(Oven)에서 24시간동안 건조한다.
For example, the thiol titanium disk was placed in anhydrous toluene, washed three times at room temperature for 10 minutes, then again in sterile distilled water, and then washed three times for 10 minutes at room temperature. After washing, Lt; / RTI > for 24 hours.

(4) 골드 나노입자(GNP) 준비(4) Preparation of gold nanoparticles (GNP)

15㎚~100㎚의 GNP 특히 구형의(Spherical) GNP를 합성하는 방법은 그 자체는 공지된 것으로서, 기공지된 논문(Gold Nanoparticles Used in Cancer Cell Diagnostics, Selective Photothermal Therapy and Catalysis of NADH Oxidation Reaction, 저자: Huang, Xiaohua, 2006-04-12)에 자세히 게재되어 있다.Methods for synthesizing GNPs of 15 nm to 100 nm in particular spherical GNPs are well known in the art and are well known in the literature (Gold Nanoparticles Used in Cancer Cell Diagnostics, Selective Photothermal Therapy and Catalysis of NADH Oxidation Reaction, : Huang, Xiaohua, 2006-04-12).

본 실험에서 사용한 GNP 크기는 30㎚이며, 30㎚ 크기의 GNP를 제조하는 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.The GNP size used in this experiment is 30 nm, and a method of manufacturing GNP having a size of 30 nm will be described as follows.

250㎖의 용기(Two Neck Flask - 110℃ Hot Plate위에서 350RPM)에 100㎖의 증류수(DW)와 40㎎의 Gold(Ⅲ) chloride hydrate(HAuCl4.3H2O 99.999%, #254169, 시그마 알드리치-Sigma Aldrich)를 넣는다. 1시간 후, 38.8mM 의 시트르산삼나트륨 용액(trisodium citrate solution, #S4641, 시그마 알드리치)을 상기 용기에 600㎕ 넣고, 15분 후 온도를 상온으로 맞추면서 천천히 식혀준다. 상온까지 온도가 떨어진 GNP 용액을 미세 여과기(0.22㎛ Millipore filter)로 여과해서 30㎚ 크기의 GNP를 포함하는 용액(이하 '30㎚ GNP 용액'이라 칭함)을 완성하고 냉장보관한다.
100 mL of distilled water (DW) and 40 mg of Gold (III) chloride hydrate (HAuCl 4 .3H 2 O 99.999%, # 254169, Sigma Aldrich-Co) were added to a 250 mL container (Two Neck Flask - 350 RPM on a 110 ° C hot plate) Sigma Aldrich). After 1 hour, 600 μl of 38.8 mM trisodium citrate solution (# S4641, Sigma Aldrich) is added to the vessel, and after 15 minutes, the temperature is allowed to cool to room temperature while slowly cooling. The GNP solution whose temperature has dropped to room temperature is filtered with a microfilter (0.22 μm Millipore filter) to complete a solution containing GNP of 30 nm size (hereinafter referred to as "30 nm GNP solution") and refrigerated.

(5) 3차 표면개질 - GNP 티타늄 디스크 제조(TiSH -> TiGNP) - 도 7c 참조(5) Third Surface Modification - GNP Titanium Disk Manufacturing (TiSH - > TiGNP) - See Figure 7c

10㎖ 바이얼(Bial)에 상기 티올 티타늄 디스크와 상기 30㎚ GNP 용액(100μM)을 2㎖ 넣고, 37℃ 인큐베이터(Incubator)에서 100 RPM으로 24시간 반응시켜 3차 표면개질함으로써 표면에 골드 입자 특히 골드 나노입자(GNP)들이 결합된 티타늄 디스크(GNP 티타늄 디스크 - TiGNP)를 얻은 후 세척한다. 예를 들면, GNP 티타늄 디스크를 상온에서 셰이커(Shaker)를 이용하여 10분간 3번 세척한다.The thiol titanium disk and 2 mL of the 30 nm GNP solution (100 μM) were added to a 10 mL vial and reacted at 100 RPM for 24 hours in an incubator at 37 ° C. to modify the surface of the gold particles Obtain a titanium disc (GNP titanium disc - TiGNP) with gold nanoparticles (GNP) bonded together and wash. For example, a GNP titanium disk is cleaned three times for 10 minutes at room temperature using a shaker.

본 실시 예에서는 각 단계별로 여러가지 세척 방식이 설명되어 있으나, 각 단계별 티타늄 디스크의 세척 방식이나 조건이 상술한 것이 한정되지 않음은 물론이다.In this embodiment, various cleaning methods are described for each step, but it is needless to say that the cleaning method and conditions of each step of the titanium disk are not limited to those described above.

그리고, 각 단계별 표면처리 과정에서 만들어지는 산화 티타늄 디스크와 수산화 티타늄 디스크와 GNP 티타늄 디스크의 표면을 주사전자현미경(SEM)를 이용하여 확인하였다. 도 8a는 산화 티타늄 디스크의 표면 사진이고, 도 8b는 수산화 티타늄 디스크의 표면 사진이며, 도 8c는 티올 티타늄 디스크의 표면 사진이고, 도 8d는 GNP 티타늄 디스크의 표면이다.The surface of the titanium oxide disk, titanium hydroxide disk and GNP titanium disk produced by the surface treatment process of each step was confirmed by scanning electron microscope (SEM). FIG. 8A is a photograph of a surface of a titanium oxide disk, FIG. 8B is a photograph of a surface of a titanium hydroxide disk, FIG. 8C is a photograph of a surface of a thiol titanium disk, and FIG. 8D is a surface of a GNP titanium disk.

그리고 아래 [표 1]은 XPS(X선 광전자 분광법)으로 분석한 산화 티타늄 디스크의 표면 성분과 GNP 티타늄 디스크의 표면 성분으로서 표면 개질에 따른 성분변화를 알 수 있다.[Table 1] shows the surface composition of the titanium oxide disk analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) and the surface composition of the GNP titanium disk as a component of the surface modification.

원 소element TiO2(%)TiO 2 (%) TiGNPTiGNP TiTi 16.116.1 10.710.7 SS 0.80.8 2.02.0 OO 52.652.6 41.041.0 NN 1.61.6 2.92.9 CC 28.928.9 31.031.0 SiSi -- 4.44.4 AuAu -- 8.08.0 TotalTotal 100100 100100

실험예 1: 친수성 평가Experimental Example 1: Hydrophilicity evaluation

생체 재료에서 표면의 젖음성은 세포의 거동에 많은 영향을 준다. 표면의 친수성이 높을수록 재료 표면에서의 세포 거동에 더 좋은 영향을 준다. 본 실험에서 친수성 평가는 물방울과 재료 표면간의 접촉각을 측정하는 방법으로 평가하였다. 물방울과 재료 표면의 접촉각이 작을수록 친수성이 높음을 나타낸다.The wettability of the surface in biomaterials has a great effect on the behavior of the cells. The higher the surface hydrophilicity, the better the cell behavior on the material surface. In this experiment, hydrophilicity was evaluated by measuring the contact angle between water droplet and material surface. The lower the contact angle of water droplets and the material surface, the higher the hydrophilicity.

도 9의 (a)는 산화 티나늄 디스크의 친수성을 실험한 사진으로서 접촉각이 65.1°±4.2°이고, 도 9의 (b)는 GNP 티나늄 디스크의 친수성을 실험한 사진으로서 접촉각이 54.0°±5.8°로 나타났다. 친수성은 세포의 부착과 관계가 있는 성질로 생체 적합성에 영향을 주는 요인이 된다. 실험 결과에 따르면, GNP 티나늄 디스크가 산화 티나늄 디스크보다 친수성이 향상되었음을 알 수 있다.
9 (a) is a photograph of the hydrophilicity of a titanium oxide disk, showing a contact angle of 65.1 DEG +/- 4.2 DEG, and FIG. 9B is a photograph of the hydrophilicity of a GNP titanium disk. The contact angle was 54.0 DEG. 5.8 °. Hydrophilicity is a factor that affects biocompatibility due to the property of cell adhesion. According to the experimental results, it can be seen that the GNP titanium disk is more hydrophilic than the titanium oxide disk.

실험예 2 : 세포 실험(In Vitro)Experimental Example 2: Cell Experiment (In Vitro)

후술되는 증식 실험과 골분화 실험에서는 골분화 세포로의 분화가 용이한 지방유래 줄기세포(Human Adipose Derived Stem Cell, ADSC)를 Invitrogen에서 구입하여 계대배양한 세포(#3)가 시료 세포로 사용되었다.
In the proliferation experiment and the bone differentiation experiment to be described later, the cells (# 3) purchased from Invitrogen and used for subculture (# 3) were used as sample cells in which human adipose-derived stem cells (ADSC) .

(1) 증식 실험(1) Propagation experiment

골드 입자 즉 골드 나노입자(GNP)를 이용하여 표면처리된 티타늄 표면에 독성이 있는지 확인하기 위해 아래 3가지 그룹에 대하여 실험을 진행하였다.In order to confirm the toxicity of the titanium surface treated with gold particles, ie, gold nanoparticles (GNP), experiments were conducted on the following three groups.

그룹 1-1: Falcon사(社)의 전용 배양 플레이트인 TCP(Tissue Culture Plate, Nunc)에서 증식 미디어만을 사용하여 시료 세포를 증식함. 그룹 1-1의 배양 환경을 비교예 1-1이라 하고 'TCP'라고 표기함.Group 1-1: Propagation of sample cells using only the propagation medium in TCP (Tissue Culture Plate, Nunc), a dedicated culture plate of Falcon. The culture environment of Group 1-1 is referred to as Comparative Example 1-1 and is referred to as " TCP ".

그룹 1-2: TCP에 TiO2(산화 티타늄 디스크 - ASTM F67 Grade 4(TNS 코리아) 티타늄 원재료를 지름 10mm/두께 1mm로 절단 후에 세척/건조한 것)를 넣고, 증식 미디어를 사용하여 시료 세포를 증식함. 그룹 1-2의 배양 환경을 비교예 1-2라 하고 'Ti'라고 표기함.Group 1-2: TiO 2 (titanium oxide disk - ASTM F67 Grade 4 (TNS Korea) Titanium raw material was washed / dried after cutting to a diameter of 10 mm / thickness of 1 mm) in TCP, and the sample cells were proliferated using a propagation medium box. The culturing environment of Group 1-2 is referred to as Comparative Example 1-2 and marked as "Ti".

그룹 1-3: TCP에 상술한 실시예에 의해 제조된 TiGNP(GNP 티타늄 디스크)를 넣고 증식 미디어를 사용하여 시료 세포를 증식함. 그룹 1-3의 배양 환경을 실시예 1-1이라 하고 'GNP'라고 표기함.
Groups 1-3: TiGNP (GNP Titanium Disk) manufactured by the above-mentioned embodiment is put into TCP and the sample cells are proliferated by using a propagation medium. The culturing environment of Group 1-3 is referred to as Example 1-1 and marked as 'GNP'.

그룹 1-1 내지 그룹 1-3에 의한 증식 실험은 각 그룹당 3N개(N은 자연수) 예를 들면 3개의 웰(Well)에서 진행되었고, 비교예 1-1(TCP)과 비교예 1-2(Ti) 및 실시예 1-1(GNP)에서 각각 세포를 증식시킨 후 Live and dead kit(Invitrogen)를 이용하여 Live cell(Green으로 염색)과 Dead cell(Red로 염색)을 구별하였으며, 형광 현미경(X40, X100)으로 관찰한 결과 도 10에서 보여지는 바와 같이 독성이 없음을 확인하였다.The proliferation experiments of Groups 1-1 to 1-3 were conducted in 3N (N is a natural number), for example, 3 wells for each group, and compared with Comparative Example 1-1 (TCP) and Comparative Example 1-2 (Green staining) and dead cells (staining with red) were distinguished from each other using a live and dead kit (Invitrogen) after proliferation of cells in the culture medium (Ti) and Example 1-1 (GNP) (X40, X100). As a result, it was confirmed that there was no toxicity as shown in Fig.

그리고, CCK KIT-8(Cell counting kit-8, Dojindo)을 사용한 정량적 분석에서도 도 11의 세포 생존능(Cell Viability)에서 나타난 바와 같이 독성이 없었음을 확인하였다. 도 11의 세포 생존능 그래프는 1일(Day)차에서 비교예 1-1(TCP)의 세포 생존능을 기준으로 다른 그룹들을 비교하여 비율적으로 나타낸 것이다. 실험 결과에 따르면 도 11에 나타난 바와 같이 Ti(그룹 1-2)와 GNP(그룹 1-3) 모두 독성이 없는 것으로 확인되었으며, 그룹 1-3(실시예 1-1)의 증식률이 그룹 1-2(비교예 1-2)보다 더 높은 것을 확인할 수 있었다.Quantitative analysis using CCK KIT-8 (Cell counting kit-8, Dojindo) also showed no toxicity as shown in the cell viability of FIG. The cell viability graph of FIG. 11 is a comparison of the different groups based on the cell viability of Comparative Example 1-1 (TCP) on a day-to-day basis. As shown in FIG. 11, it was confirmed that both of Ti (Group 1-2) and GNP (Group 1-3) were not toxic, and the growth rate of Group 1-3 (Example 1-1) 2 (Comparative Example 1-2).

증식 실험은 48 well TCP(Nunc)에 well당 세포를 2 x 104 씩 Seeding 후 시간별/그룹별로 분석하였고, Invitrogen에서 구입한 증식 전용 미디어인 MesenPRO RS™ Medium Kit(M, 증식 미디어)을 사용하였다. 실시예 1-1(GNP)과 비교예 1-2(Ti)는 실험에 사용되는 웰(well)마다 한 개씩의 GNP 티타늄 디스크와 산화 티타늄 디스크가 투입되었다.
The proliferation experiments were performed by seeding 2 × 10 4 cells per well in 48 well TCP (Nunc), and analyzed by time / group by using MesenPRO RS ™ Medium Kit (M, proliferation media) purchased from Invitrogen . In Example 1-1 (GNP) and Comparative Example 1-2 (Ti), one GNP titanium disk and a titanium oxide disk were inserted into each well used in the experiment.

(2) 골분화 실험(2) bone differentiation experiment

골드 입자 즉 골드 나노입자(GNP)를 이용하여 표면처리된 티타늄 표면의 골 분화능을 확인하기 위해 아래 6가지 그룹에 대하여 실험을 진행하며, 골분화 실험용 세포는 증식 실험에 사용된 세포와 동일한 것이 사용되었다.Experiments were carried out on the following 6 groups in order to confirm the bone-dividing ability of the titanium surface treated with gold particles, namely, gold nanoparticles (GNP). The cells for bone differentiation experiment were the same as the cells used for the proliferation experiment .

그룹 2-1: Falcon사(社)의 전용 배양 플레이트인 TCP(Tissue Culture Plate, Nunc)에서 증식 미디어를 사용하여 시료 세포를 배양함. 그룹 2-1의 배양 환경을 비교예 2-1이라 하고 'TCP(M)'으로 표기함.Group 2-1: Sample cells are cultured using growth media in TCP (Tissue Culture Plate, Nunc), a dedicated culture plate of Falcon. The culturing environment of Group 2-1 is referred to as Comparative Example 2-1 and indicated as 'TCP (M)'.

그룹 2-2: 그룹 2-1과 동종의 TCP에 TiO2(산화 티타늄 디스크 - 증식 실험에서와 같음)를 넣고, 증식 미디어를 사용하여 시료 세포를 배양함. 그룹 2-2의 배양 환경을 비교예 2-2라 하고 'Ti(M)'으로 표기함.Group 2-2: TiO 2 (same as in the titanium oxide disk-propagation experiment) is added to TCP of the same kind as the group 2-1, and sample cells are cultured using a propagation medium. The culturing environment of Group 2-2 is referred to as Comparative Example 2-2 and designated as 'Ti (M)'.

그룹 2-3: TCP에 TiGNP(GNP 티타늄 디스크 - 증식 실험에서와 같음)를 넣고 증식 미디어를 사용하여 시료 세포를 배양함. 그룹 2-3의 배양 환경을 실시예 2-1이라 하고 'GNP(M)'으로 표기함.Group 2-3: TiGNP (as in GNP Titanium Disk-Growth Experiments) is added to TCP and sample cells are cultured using growth media. The culture environment of Group 2-3 is referred to as Example 2-1 and marked as 'GNP (M)'.

그룹 2-4: TCP에서 골분화 유도 미디어를 사용하여 시료 세포를 배양함. 그룹 2-3의 배양 환경을 비교예 2-3이라 하고 'TCP(OM)'으로 표기함.Group 2-4: Cultivate sample cells using bone differentiation induction media in TCP. The culturing environment of Group 2-3 is referred to as Comparative Example 2-3 and designated as 'TCP (OM)'.

그룹 2-5: TCP에 TiO2(산화 티타늄 디스크 - 증식 실험에서와 같음)를 넣고, 골분화 유도 미디어를 사용하여 시료 세포를 배양함. 그룹 2-5의 배양 환경을 비교예 2-4라 하고 'Ti(OM)'으로 표기함.Group 2-5: TiO 2 (same as titanium dioxide disc-growth experiment) is added to TCP, and sample cells are cultured using bone differentiation induction media. The culture environment of group 2-5 is referred to as 'Ti (OM)' as Comparative Example 2-4.

그룹 2-6: TCP에 TiGNP(GNP 티타늄 디스크 - 증식 실험에서와 같음)를 넣고 골분화 유도 미디어를 사용하여 시료 세포를 배양함. 그룹 2-6의 배양 환경을 실시예 2-2이라 하고 'GNP(OM)'으로 표기함.Groups 2-6: TiGNP (as in GNP Titanium Disk-Growth Experiments) is added to TCP and sample cells are cultured using bone differentiation induction media. The culture environment of group 2-6 is referred to as " GNP (OM) " as Example 2-2.

골분화 실험은 상술한 6가지 그룹(Group)을 대상으로 진행되었으며, 48 well TCP(Nunc)에 웰(Well)당 2 x 104 씩 seeding 후 시간별(1주, 2주, 3주) 및 그룹별(2-1 ~ 2-6)로 분석하였고, 골분화 유도 미디어(OM)는 Dulbecco's Modified eagle Medium(DMEM, GIBCO)에 Fetal Bovine Serum(FBS, GIBCO), Penicillin(GIBCO), Streptomycin (GIBCO), β-glycerol phosphate disodium salt hydrate(시그마 알드리치), Ascorbic acid (시그마 알드리치), 및 Dexamethasone(시그마 알드리치)를 더한 것이다.The bone morphogenesis experiments were performed on the above-mentioned six groups. The seeds were seeded in 48 well TCP (Nunc) at a rate of 2 x 10 4 per well and cultivated in the time (1 week, 2 weeks, 3 weeks) (GIBCO), Penicillin (GIBCO), and Streptomycin (GIBCO) were added to Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM, GIBCO) , β-glycerol phosphate disodium salt hydrate, Ascorbic acid, and Dexamethasone (Sigma Aldrich).

상기 골분화 미디어의 성분 혼합 자체에 대해서는 아래 논문1과 논문2 등에 개시되어 있으므로, 혼합 비율 등에 대한 부가적인 설명은 생략된다.The ingredient mixture of the bone differentiation media itself is disclosed in the following papers 1 and 2, and therefore, further explanation about the mixing ratio and the like is omitted.

논문1: Electrospun fibers immobilized with bone forming peptide-1 derived from BMP7 for guided bone regeneration. Biomaterials. 2013 Jul;34(21):5059-69. doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.03.051. Epub 2013 Apr 8. Lee YJ1, Lee JH, Cho HJ, Kim HK, Yoon TR, Shin H.Thesis 1: Electrospun fibers immobilized with bone-forming peptide-1 derived from BMP7 for guided bone regeneration. Biomaterials. 2013 Jul; 34 (21): 5059-69. doi: 10.1016 / J. Biomaterials.2013.03.051. Epub 2013 Apr 8 Lee YJ1, Lee JH, Cho HJ, Kim HK, Yoon TR, Shin H.

논문2: The osteogenic differentiation improvement of human mesenchymal stem cells on titanium grafted with polyNaSS bioactive polymer. J Biomed Mater Res A. 2013 Feb;101(2):582-9. doi: 10.1002/jbm.a.34336. Epub 2012 Sep 8. Oughlis S1, Lessim S, Changotade S, Poirier F, Bollotte F, Peltzer J, Felgueiras H, Migonney V, Lataillade JJ, Lutomski D.Thesis 2: The osteogenic differentiation improvement of human mesenchymal stem cells on titanium grafted with polyNaSS bioactive polymer. J Biomed Mater Res A. 2013 Feb; 101 (2): 582-9. doi: 10.1002 / jbm.a.34336. Epub 2012 Sep 8 Oughlis S1, Lessim S, Changotade S, Poirier F, Bollotte F, Peltzer J, Felgueiras H, Migonney V, Lataillade JJ, Lutomski D.

골분화 실험은 (ALP) activity(Alkaline phosphatase activity)와 A-red staining(Alizarin-red staining)과 RT PCR(Real-Time Polymerase Chain Reaction)과 Calcium deposition Assay 실험으로 그룹간의 골 분화 차이를 비교/분석하였다.The bone morphogenetic activity was analyzed by ALP (Alkaline phosphatase activity), A-red staining (Alizarin-red staining), RT PCR (Real-Time Polymerase Chain Reaction) and Calcium deposition assay. Respectively.

모든 골분화 실험에서 알 수 있듯이, GNP가 흡착된 티타늄에서 최대의 골 분화 효율을 확인할 수 있었다. 그리고 증식 미디어(M)를 이용한 그룹(2-1 내지 2-3)보다는 골 분화 미디어(OM)을 이용한 그룹(2-4 내지 2-6)에서 골분화 효율이 더 높음을 확인하였다. 골분화 실험은 각각 1, 2, 3주가 되는 시점에 골 분화율을 그룹별로 비교한 것이다. As can be seen from all the bone differentiation experiments, the maximum bone differentiation efficiency was confirmed in GNP-adsorbed titanium. And the bone differentiation efficiency was higher in the groups (2-4 to 2-6) using the bone differentiation media (OM) than the groups (2-1 to 2-3) using the proliferation media (M). Bone differentiation experiments were grouped at the 1, 2, and 3 weeks, respectively.

그리고, RT PCR은 여러 가지 골 분화 마커(Marker) 중에서 대표적인 분화 마커인 Runx2(Runt-related Transcription Factor 2), COL 1(Collagen Type 1), BSP(Bone Sialoprotein), 그리고 OCN(Osteocalcin)으로 정하였다. 골분화 실험에 따른 그래프는 기준을 1주차의 TCP(M)으로 정하였고, 기준값을 100 또는 1로 하고 다른 그룹들의 비율을 계산하여 그래프로 나타내었다. RT PCR was defined as run-2 (Collagen Type 1), BSP (Bone Sialoprotein), and OCN (Osteocalcin), which are representative differentiation markers among various bone morphogenetic markers . The graph of the bone differentiation experiment was set as TCP (M) of the first week, and the reference value was set as 100 or 1, and the ratio of the other groups was calculated and shown as a graph.

참고로, ALP는 골분화 세포에서 발현되는 효소로서 대표적인 초기 인자이고, A-red staining은 침착된 칼슘(Calcium)을 붉은색으로 염색시켜서 관찰하는 것이며, Runx2는 골분화 세포의 분화시 대표적인 키(Key) 전사 인자이고, BSP와 OCN은후기 골분화 마커이다.For example, ALP is an initial enzyme expressed in bone differentiated cells, and A-red staining is observed by staining the precipitated calcium with red color. Runx2 is a typical key for differentiation of bone differentiation cells Key) transcription factor, and BSP and OCN are late bone differentiation markers.

도 12를 참조하면, 3주간의 실험 결과 증식 미디어를 이용한 그룹(2-1 ~ 2-3) 중에서 그룹 2-3(GNP(M), 실시예 2-1)의 골 분화율이 가장 높고, 골분화 유도 미디어(OM)를 이용한 그룹(2-4 ~ 2-6) 중에서는 그룹 2-6(GNP(OM), 실시예 2-2)의 골 분화율이 가장 높음을 ALP 활성 그래프를 통해 알 수 있다. Referring to FIG. 12, the results of three-week experiments showed that the bone morphogenesis rate of the group 2-3 (GNP (M), Example 2-1) was the highest among the groups (2-1 to 2-3) Among the groups (2-4 to 2-6) using bone morphogenetic induction media (OM), the osteo-differentiation rate of the group 2-6 (GNP (OM), Example 2-2) Able to know.

도 13에서 보이는 바와 같이, A-red staining 실험(침착된 칼슘을 붉은색으로 염색)에서도 증식 미디어를 이용한 그룹(2-1 ~ 2-3) 중에서 그룹 2-3(GNP(M), 실시예 2-1)의 칼슘 침착이 가장 많고, 골분화 유도 미디어(OM)를 이용한 그룹(2-4 ~ 2-6) 중에서는 그룹 2-6(GNP(OM), 실시예 2-2)의 칼슘 침착이 가장 많아서 골 분화율이 높음을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 13, the group 2-3 (GNP (M) in the group (2-1 to 2-3) using the proliferation media in the A-red staining experiment (the deposited calcium stained with red) 2-1), and among the groups (2-4 to 2-6) using the osteogenic differentiation induction media (OM), calcium of group 2-6 (GNP (OM), Example 2-2) It is confirmed that the most frequent is the deposition and the bone fragmentation rate is high.

또한, 도 14a 내지 도 14e에 도시된 바와 같이 RT-PCR 및 칼슘 침착 실험을 통해 도출된 그래프에서도, 그룹 2-1 내지 2-3 중에서 그룹 2-3의 골 분화율이 가장 높고, 그룹 2-4 내지 2-6 중에서는 그룹 2-6의 골 분화율이 가장 높음을 알 수 있다.
Also, as shown in Figs. 14A to 14E, the graphs derived from the RT-PCR and calcium deposition experiments showed that the osteoblasts of group 2-3 were the highest among the groups 2-1 to 2-3, 4 to 2-6, the bone morphogenesis rate of the group 2-6 is the highest.

실험예Experimental Example 3: 토끼를 이용한 동물실험( 3: Animal experiment using rabbit InIn VivoVivo ))

토끼를 이용한 동물실험을 위해, 대조군으로는 (주)바이오템의 BR System 제품(나사 타입 임플란트, 직경 3.5mm/길이 7.5mm)이 사용되었고, 실험군으로는 대조군과 동일한 제품에 골드 나노파티클이 코팅(상술한 실시예에서 설명된 방법으로 표면처리)된 제품이 사용되었다.For animal experiments using rabbits, BR System (screw type implant, diameter 3.5 mm / length 7.5 mm) of Biotem Inc. was used as a control group, and gold nanoparticles were coated on the same product as the control group (Surface treated by the method described in the above-mentioned embodiment) was used.

그리고 동물 실험에는 체중이 2 ~ 2.5kg이면서 11주 내지 14주 된 토끼(New Zealand White Rabbit)가 3마리 사용되었으며, 실험기간 동안 실험부위의 감염, 혈종, 염증 소견 등을 주기적으로 관찰하였다.
In the animal experiment, three rabbits (New Zealand White Rabbits) weighing 2 ~ 2.5 kg and 11 to 14 weeks old were used. During the experiment period, infections, hematomas, inflammation findings were observed periodically.

(1) 실험 방법(1) Experimental method

실험에 사용된 3마리의 토끼에 자일라진 하이드로클로라이드(Xylazine hydrochloride, Rompun 2mg/kg, Bayer, 독일)와 Tiletamine/Zolazepam(Zoletil 1.5mg/kg, Virbac, 프랑스)를 근육 주사하여 마취시키고, 마취후 토끼의 대퇴부 털을 제거하고 포비돈(Povidone, Huons, 한국) 용액으로 소독하였다.Three rabbits were anesthetized by intramuscular injection of xylazine hydrochloride (Rompun 2 mg / kg, Bayer, Germany) and Tiletamine / Zolazepam (Zoletil 1.5 mg / kg, Virbac, France) The rabbit femoral hair was removed and disinfected with povidone (Povidone, Huons, Korea) solution.

그리고 1:100,000 에피네프린(Epinephrine)이 포함된 2% 리도카인(Lidocaine, Huons, 한국)을 이용하여 국소 침윤마취를 시행하였고, 왼쪽 대퇴부를 3cm 절개한 후 골막을 박리하여 넙다리뼈(대퇴골, Femur)을 노출시킨 후, 토끼 한마리당 왼쪽 넙다리뼈에만 대조군 1개와 실험군 1개를 1cm 간격으로 식립하고 층별 봉합하였으며, 3주 후 적출하여 단면 생성 및 골 형성을 평가/분석하였다. (Lidocaine, Huons, Korea) with 1: 100,000 epinephrine. After 3 cm incision of the left thigh, the periosteum was removed and the femur (femur, femur) , 1 control group and 1 experimental group were placed at intervals of 1 cm in each left femur bone per rabbit, and sutured by layer. After 3 weeks, section formation and bone formation were evaluated / analyzed.

따라서 대조군 3개와 실험군 3개를 대상으로 평가/분석이 수행되었으며, 상술한 마취과정은 동물실험에서 일반적으로 잘 알려진 것으로 실험 조건에 따라 변경될 수 있다.Therefore, evaluation and analysis were performed on three control groups and three experimental groups. The above-described anesthesia procedures are generally well known in animal experiments and can be changed depending on experimental conditions.

동물 실험 분석은, 토끼의 넙다리뼈(Femur)에 식립된 임플란트(실험군과 대조군)의 표면에서 250㎛ 떨어진 편측 영역까지 설정하여 수행하였으며, 측정에 사용된 장비는 Micro-CT(Skyscan1173, Bruker, 벨기에, Resolution: 6.04㎛)로서 2240 X 2240 Pixels로 이미지를 얻은 후 단면 생성 및 골 형성을 평가하였다. 보다 구체적으로 설명하면, 실험군과 대조군 적출 후 조직내 골 부피 백분율(BV/TV, Percent Bone Volume, %)과 골 표면 밀도(BS/TV, Bone Surface Density, 1mm)를 측정하였으며, 대조군을 100%로 환산하고 실험군은 대조군을 기준으로 대조군에 비하여 얼마나 증가하였는가를 퍼센트(%)로 비교한 후, 평균과 표준편차와 함께 시그마 플랏(Sigma Plot) 프로그램을 이용하여 그래프로 나타내었다.
Animal experiments were performed by setting up to one-half of the distance from the surface of the implants placed in the femur of the rabbit (experimental group and control group). Micro-CT (Skyscan 1173, Bruker, Belgium, Resolution: 6.04 [mu] m), and evaluated for sectioning and bone formation after obtaining images at 2240 x 2240 Pixels. Bone surface density (BS / TV, Bone Surface Density, 1 mm) was measured in the experimental group and control group, and the control group was divided into 100% , And the percentage of the increase in the experimental group compared to the control group was compared with the percentage (%), and the graph was shown using the Sigma Plot program together with the mean and the standard deviation.

(2) 조직내 골 부피 백분율(BV/TV, Percent Bone Volume, %)(2) Bone volume percentage in tissues (BV / TV, Percent Bone Volume,%)

실험군과 대조군 적출 후 조직내 골 부피 백분율(Percent Bone Volume)은 아래 [표 2]와 같이 나타났으며, 도 15에 도시된 바와 같이 대조군보다 실험군에서 골의 생성이 더욱 촉진되었음을 확인할 수 있었다.The percentage bone volume in the experimental group and the control group was shown in Table 2 below. As shown in FIG. 15, it was confirmed that bone formation was further promoted in the experimental group than in the control group.

구 분division 대조군 1Control 1 대조군 2Control group 2 대조군 3Control group 3 실험군 1Experiment 1 실험군 2Experiment 2 실험군 3Experiment group 3 BV/TVBV / TV 11.064311.0643 7.44977.4497 6.821726.82172 44.1094744.10947 27.4605827.46058 21.1203521.12035

BV = Bone Volume 이고, TV = Tissue Volume 이다.
BV = Bone Volume, and TV = Tissue Volume.

(3) 골 표면 밀도(BS/TV, Bone Surface Density, 1mm)(3) Bone surface density (BS / TV, Bone Surface Density, 1 mm)

실험군과 대조군 적출 후 조직내 골 표면 밀도(Bone Surface Density)는 아래 [표 3]와 같이 나타났으며, 도 16에 도시된 바와 같이 골 표면 밀도 분석을 통해서도 대조군보다 실험군에서 골의 생성이 더욱 촉진되었음을 확인할 수 있었다.Bone surface density of the tissues after the removal of the experimental group and the control group was as shown in Table 3 below. As shown in FIG. 16, bone surface density analysis also showed that bone formation was further promoted in the experimental group than in the control group .

구 분division 대조군 1Control 1 대조군 2Control group 2 대조군 3Control group 3 실험군 1Experiment 1 실험군 2Experiment 2 실험군 3Experiment group 3 BS/TVBS / TV 10.5472110.54721 7.747187.74718 7.682847.68284 26.9791526.97915 23.2919623.29196 14.4122414.41224

BS = Bone Surface 이고, TV = Tissue Volume 이다.
BS = Bone Surface, and TV = Tissue Volume.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 골 세포의 분화능이 크게 향상되어 생체 적합성이 우수한 임플란트를 얻을 수 있으며, 제조 역시 간단한 공정을 통해 가능하므로 제조 비용이 절감될 수 있다.
As described above, according to the present invention, the ability to differentiate osteoblasts is greatly improved, and an implant having excellent biocompatibility can be obtained, and the manufacturing cost can be reduced through a simple process.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예들을 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예들 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. .

그러므로, 상술한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

100: 임플란트(매식체) 110: 임플란트 몸체
120: 임플란트 표면층 G: 골드 입자
S: 황 Si: 규소
OH: 수산기 SH: 메르캅토기100: Implant 110: Implant body
120: Implant surface layer G: Gold particle
S: Sulfur Si: Silicon
OH: hydroxyl group SH: mercapto group

Claims (14)

생체 이식용 임플란트 몸체(Implant Body); 그리고
상기 임플란트 몸체의 표면에 화학결합되는 골드 입자들(Gold Particles)을 포함하여 구성되는 임플란트(Implant)로서:
상기 임플란트 몸체의 표면에는 황(S)을 원소로 포함하는 임플란트 표면층이 구비되며; 상기 골드 입자들은 상기 임플란트 표면층의 황(S)에 화학결합되고;
상기 임플란트 표면층은, 상기 임플란트 몸체의 표면 산화막이 알칼리(Alkali)와 실란(Silane)에 의해 순차적으로 개질된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 임플란트.An implant body for a living body implant (Implant Body); And
An implant comprising gold particles chemically bonded to a surface of the implant body, the implant comprising:
The surface of the implant body is provided with an implant surface layer containing sulfur (S) as an element; Wherein the gold particles are chemically bonded to sulfur (S) of the implant surface layer;
Wherein the surface layer of the implant has a structure in which the surface oxide film of the implant body is sequentially modified by alkali and silane. 제1항에 있어서,
상기 골드 입자들의 크기는 15㎚~100㎚인 것을 특징으로 하는 임플란트.The method according to claim 1,
Wherein the size of the gold particles is 15 nm to 100 nm. 제2항에 있어서,
상기 골드 입자들의 크기는 30㎚~50㎚인 것을 특징으로 하는 임플란트.3. The method of claim 2,
Wherein the size of the gold particles is 30 nm to 50 nm. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 알칼리는 수산화나트륨(NaOH)이며, 상기 실란은 메르캅토기(SH기; Mercapto group)을 갖는 티올실란(SH-Silane)인 것을 특징으로 하는 임플란트. The method according to claim 1,
Wherein the alkali is sodium hydroxide (NaOH), and the silane is thiol silane (SH-silane) having a mercapto group (SH group). 제1항에 있어서,
상기 골드 입자들 각각은 두개의 황 원자와 화학결합해서 상기 임플란트 표면층에 구비되는 것을 특징으로 하는 임플란트.The method according to claim 1,
Wherein each of the gold particles is chemically bonded to two sulfur atoms to be provided on the surface layer of the implant. 산화막이 형성된 임플란트의 표면을 개질하여 상기 임플란트의 표면에 수산기(OH기)를 형성하는 (a)단계;
상기 수산기를 갖는 임플란트의 표면을 개질하여 상기 임플란트 표면에 메르캅토기(SH기)을 형성하는 (b)단계; 그리고
상기 메르캅토기를 갖는 임플란트 표면을 골드 입자들과 반응시켜서 상기 임플란트 표면에 상기 골드 입자들을 화학결합시키는 (c)단계를 포함하는 임플란트 제작방법으로서:
상기 (a)단계는, 상기 산화막이 형성된 임플란트의 표면을 알칼리와 반응시켜서 상기 임플란트의 표면에 수산기(OH기)를 형성하는 단계를 포함하고;
상기 (b)단계는, 상기 수산기를 갖는 임플란트의 표면을 메르캅토기(SH기)를 갖는 티올실란(SH-Silane)과 반응시켜서 상기 임플란트 표면에 상기 메르캅토기를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트 제작방법.(A) forming a hydroxyl group (OH group) on the surface of the implant by modifying the surface of the implant having the oxide film formed thereon;
(B) modifying the surface of the implant having the hydroxyl group to form a mercapto group (SH group) on the surface of the implant; And
(C) reacting the surface of the implant having the mercapto group with gold particles to chemically bond the gold particles to the surface of the implant, the method comprising:
The step (a) may include forming a hydroxyl group (OH group) on the surface of the implant by reacting the surface of the oxide having the oxide film formed thereon with alkali;
The step (b) comprises reacting the surface of the implant having hydroxyl groups with thiol silane (SH-silane) having a mercapto group (SH group) to form the mercapto group on the surface of the implant Wherein the method comprises the steps of: 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 티올실란은, (3-Mercaptopropyl) Trimethoxysilane인 것을 특징으로 하는 임플란트 제작방법.9. The method of claim 8,
Wherein said thiol silane is (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane. 제8항 또는 제10항에 있어서,
상기 알칼리는, 수산화나트륨(NaOH)인 것을 특징으로 하는 임플란트 제작방법.11. The method according to claim 8 or 10,
Wherein the alkali is sodium hydroxide (NaOH). 제8항에 있어서,
상기 (c)단계는 상기 골드 입자들이 포함된 용액에 상기 임플란트를 침지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 임플란트 제작방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step (c) is performed by immersing the implant in a solution containing the gold particles. 제8항에 있어서,
상기 골드 입자들은, 15㎚~100㎚ 크기의 골드 나노입자들인 것을 특징으로 하는 임플란트 제작방법.9. The method of claim 8,
Wherein the gold particles are gold nanoparticles having a size of 15 nm to 100 nm. 제13항에 있어서,
상기 골드 입자들은, 30㎚~50㎚ 크기의 골드 나노입자들인 것을 특징으로 하는 임플란트 제작방법.14. The method of claim 13,
Wherein the gold particles are gold nanoparticles having a size of 30 nm to 50 nm.
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