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치과 임플란트용 티타늄의 나노구조 표면에 대한 MG-63 조골세포의 생물학적 반응

Other Titles
 Biological response of MG-63 osteoblast on nanostructured surface of titanium for dental implant 
Authors
 이서영 
Issue Date
2008
Description
치의학과/석사
Abstract
[한글] 골 유착에 기초한 임플란트가 1969년 스웨덴에서 최초로 시술된 이래 우수한 임상결과를 보이고 있다. 하지만 티타늄에는 생체활성이 없기 때문에 골형성을 적극적으로 유도하지 못하여 치유기간이 길고, 골질이 불량한 부위에서는 성공률이 감소하는 단점이 있다. 이러한 결점을 해결하기 위하여 임플란트의 표면적을 늘리고 표면형상을 변화시키거나 물리적, 화학적 표면처리를 통하여 골결합력을 향상시키고자 하는 연구가 꾸준히 이루어지고 있다.이에 본 연구에서는 상용 순수 티타늄을 0.5 wt% 불산용액에서 20 V 저전압으로 60분간 양극산화하여 표면에 나노튜브구조를 형성하여 MG-63 조골세포의 초기 부착 양상을 관찰하고 조골세포로의 분화를 나타내는 지표인 alkaline phosphatase, osteocalcin, Type I collagen의 유전자 발현을 역전사 중합효소 연쇄반응으로 조사하였다. 또한 세포 배양 후 표면의 성분을 분석하여 칼슘 침착을 관찰하여 연마 표면 및 마이크로 거치리기 표면과 비교하였다.1. MG-63 조골세포의 초기 부착을 1시간과 3시간 후에 각각 주사전자현미경으로 관찰한 결과 나노구조를 갖는 표면에서 MG-63 조골세포의 부착이 연마 표면과 마이크로 거칠기를 갖는 표면보다 현저히 빠르고 넓게 이루어졌고 밀착된 양상을 보였다.2. 조골세포로의 분화를 나타내는 지표(alkaline phosphatase, osteocalcin, Type I Collagen과 glyceraldehyde-3-phosphate-dehydrogenase)의 발현을 역전사 중합효소 연쇄반응으로 평가한 결과 세포 배양 1일 째에 alkaline phosphatase와 Type I Collagen이 세 개 군에서 모두 발현되었으며 나노구조 표면 군에서 가장 많이 발현되었다.3. 세포 배양 9일 째에 osteocalin은 마이크로 거칠기를 갖는 표면 군과 나노구조 표면 군에서 발현되었으며 나노구조 표면 군에서 더 뚜렷하게 발현되었다. Type I Collagen은 3 개 군에서 모두 발현되었으며 나노구조 표면 군에서 가장 많이 발현되었다.4. 세포 배양 11일 째에는 alkaline phosphatase는 희미하게 발현되었으며 나노구조 표면 군에서 더 뚜렷하게 발현됨을 볼 수 있었다. osteocalin은 나노구조 표면 군에서만 발현되었다. Type I Collagen은 3 개 군에서 모두 발현되었으며 모든 군에서 비슷한 정도를 보였다.5. MG-63 조골세포를 11일간 배양하고 lysis한 후 표면을 Energy Dispersive Spectroscopy로 분석한 결과 나노구조 표면 군에서만 조골세포 배양전과 달리 칼슘과 인의 침착을 보였다. 즉 조골세포에 의한 무기질의 침착이 나노구조 표면에서 이루어졌다.이상의 결과 나노 단위의 거칠기를 갖는 티타늄 표면에 세포의 초기 부착이 더 빠르게 진행되며 이어지는 세포 분화도 연마 표면이나 마이크로 거칠기의 표면에서 보다 더 활발히 이루어진다고 보여졌다. 또한 조골세포 활동의 결과인 칼슘 침착도 더 잘 이루어진 결과로 보아 치과 임플란트용 티타늄 표면에 나노구조를 형성함으로써 매식 후 더 빠른 골 유착을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
[영문]Titanium based implants have a long and successful history of application since the fist clinical application in 1969. However the titanium is not bioactive enough to form a fast and direct bond with bone, which may translate into a lack of osseointegration in poor quality bone.To improve osseointegration into bone, various surface treatments such as mechanical methods(e.g. sandblasting), chemical methods(e.g. acid etching) and coatings with biomaterial have been utilized to improve the bioactivity of implant surface and enhance osseointegration. One of recent approach to attain faster and better osseointegration is to create unique nanometer topography by anodization.The aim of this study was to investigate the influence of nanotubular surface on the behavior of MG-63 osteoblasts through determination of cell attachment, gene expression and calcium deposition. In this study titanium oxide nanotubes were prepared by anodization in 0.5 wt % hydrofluoric acid solution for 60 min at 20 V.1. Osteoblast attachment was enhanced on anodized nanotubular surface compared to polished surface and micro-roughness surface.2. The expression level of bone associated genes(alkalinephosphatase, type I collagen) detected by reverse transecriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) was highest on the nanotubular surface after 1 day of incubation.After 9 days of culture, the expression of osteocalcin was highest on the nanotubular surface and not appeared on the polished surface. The expression of type I collagen was highest on the nanotubular surface.After 11 days of culture, the expression of osteocalcin was appeared only on the nanotubular surface and the expression of ALP was highest on the nanotubular surfacel.3. The result of this study showed the deposition of calcium and phosphate by osteoblasts cultured on anodized titanium with nanotubular surface after 11 days.In conclusion osteoblast attachment and differentiation were promoted by unique nanotubular surface features. And osteoblasts deposited calcium onto anodized nanotubular surface. For these reasons this study suggests that faster and better osseointegration might be attained on the anodized nanotubular surface.
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2. College of Dentistry (치과대학) > Dept. of Advanced General Dentistry (통합치의학과) > 2. Thesis
URI
https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/124020
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