The effect of collagen and chitosan membrane coated with PLGA on bone regeneration in rat calvarial defects

Abstract

[한글]

골재생을 위해 여러가지 방법이 제안되고 그 중 비흡수성 차단막을 이용한 조직유도 재생술이 효과적으로 사용되어 왔으나 2차 수술이 필요하므로 미성숙 신생조직에 기계적 손상을 가한다는 단점이 있다. 이에 비해 흡수성 차단막은 2차 수술은 필요없으나 흡수속도 조절이 어렵고 염증반응을 막기 힘들다. 그래서 다양한 재료의 흡수성차단막이 제안되고 있으나 모든 것을 만족시키는 것은 찾기 힘들다. 이 연구에서는 백서 두개골 결손부에 콜라젠막과 키토산부직포에 각각 PLGA를 농도를 달리 코팅하여 차단막으로 사용함으로서 골재생에 미치는 효과를 비교 분석하였다. 대조군, 실험1군 (콜라젠막, PLGA 0.5%, 1%, 3% 코팅한 콜라젠막) 실험2군 (키토산 부직포, PLGA 0.5%, 1%, 3%로 코팅한 키토산 부직포) 모두 9군에 각각 5마리씩 총 90마리의 백서를 사용하여 2주, 8주에 나누어 희생하였다.조직계측학적으로 볼 때 결손부 폐쇄와 신생골 형성량에서 대조군에 비해 각 실험군은 유의성 있는 차이를 보였고 2주에서 실험1군과 2군의 차이는 없었으나 8주에서는 콜라젠 그룹이 키토산 부직포 그룹보다 유의성 있는 효과를 보였다. 또한 PLGA 코팅한 것은 농도별 차이가 없었다.백서두개골 결손부에서 콜라젠막, 키토산 부직포, 그리고 각각에 PLGA 코팅한 것은 모두 골재생에 효과를 보였고 콜라젠이 8주에서 키토산보다 더 좋은 결과를 나타냈으나 PLGA를 코팅한 것은 별다른 효과를 나타내지 못했고 농도 별 차이도 없다고 생각된다. 이상의 결과에서 볼 때 콜라젠과 키토산 막은 흡수가 빠르고 공간 유지능력이 떨어지므로 이를 극복하기 위해 PLGA 코팅을 한 경우 콜라젠과 키토산막의 강도를 높이고 흡수를 지연시켜 치조골 재생을 증진시키므로 임상 적용에 효과적이라고 생각된다.

[영문]Resorbable membranes are being evaluated as potential candidates for periodontal and bone regenerative therapy. The objective of this study was to evaluate the effect of chitosan and collagen membrane coated with PLGA on bone regeneration in Rat Calvarial Defect.A standardized, circular, transosseous defect, 8 mm in diameter, was created on the cranium with the use of a saline cooled trephine drill#. After removal of the trephined calvarial disk, each PLGA coated collatape and chitosan membrane was applied to the defects. The animals were divided into 9 groups of 5 animals each and allowed to heal for 2 (5 rats) or 8 (5 rats) weeks. Each animal received one of three experimental conditions: PLGA 0.5%, PLGA 1%, PLGA 3%. The animals were sacrificed 8 weeks after surgery and comparative histometric analysis was done.Surgical implantation of chitosan and collagen membranes resulted in enhanced local bone formation at both 2 and 8 weeks. Within PLGA coating examined, chitosan membrane did not exhibit an appreciable dose dependent response. Defect closure and new bone area were not significantly different in chitosan and collagen membranes group at 2 weeks. However, the defect closure and new bone in collagen area were a significantly greater than those of the chitosan group at 8 weeks (P<0.01). The defect closures of the collagen membrane group were significantly greater than those of the chitosan group at 8 weeks (P<0.01).In conclusion, collagen membrane coated with PLGA after 8weeks has a significant potential to induce bone formation in the rat calvarial defect model. Within the selected PLGA dose range and observation interval, there appeared to be no meaningful differences in bone formation.