칼슘 포스페이트 글라스 분말을 이식한 백서 두개골 결손부의 골조직 재생

Abstract

[한글]

결손부를 치료하는 것은 치과 치료에 있어 아주 중요한 문제로 질환의 진행을 정지시키는 것 뿐 만 아니라 지지조직들의 흡수를 예방하고, 이미 파괴된 지지 조직들을 기능적, 심미적으로 재생시키는 데 그 목적이 있다. 골 이식재는 골재생을 위한 공간을 제공하기 위해 사용되어 외상이나 수술로 야기된 결손부를 골증대시키고, 발치

부위와 인접 부위의 치조골 흡수를 예방하고, 치주 질환으로 야기된 골 결손부는 골재생을 유도하며, 임플란트 수술 시에는 부족한 치조골 부위를 증대시키는 역할을 한다.

골 이식재의 종류에는 자가골 이식재, 동종골 이식재, 이종골 이식재, 합성골 이식재 등이 있으며, 이중 합성골이식재로는 주로 아파타이트 등의 칼슘 포스페이트 화합물이 사용되어 왔다. Lee 등은 기존의 칼슘 포스페이트 화합물에 비해 Ca/P 비가 0.6으로 매우 낮고, 비결정성인 칼슘 포스페이트 글라스를 개발하여 in vitro 시험 결과생분해 속도가 매우 빠르고, 재료 표면에 아파타이트 결정이 석출되며, 유사 전구 골모세포인 MC3T3-E1 세포의 알카리성 인산 효소 활성도가 유의하게 증가되고, 골결절 형성 시기가 빨라져서 세포의 초기 분화에 효과적이라고 보고하였다.

이에 본 연구에서는 백서 두개골에 8 ㎜ 지름의 원형 결손부을 형성하여 평균 입도 40 ㎛인 CaO-CaF2-P2O5-MgO계 칼슘 포스페이트 글라스(CPG 40)와 평균 입도 400 ㎛인 CaO-CaF2-P2O5-MgO-Al2O3계 칼슘 포스페이트 글라스(CPG 400)를 이식하고 아무런 처치도 하지 않은 군을 대조군으로 하여 술후 2주, 4주 및 8주의 치유 결과를

조직학 및 방사선학적으로 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. CPG 40은 조작성과 응집력이 우수하여 결손부 내에 충진이 용이하고 혈류에 저항성이 있었으나 염증이 심하여 술후 백서의 두피가 벗겨졌으며, CPG 400은 조작이 난이하고 혈류에 산재되는 단점이 있었으나 치유 양상은 깨끗하였다.

2. 조직학적 관찰 결과 대조군과 CPG 40에서는 골 성장 양상이 주로 결손부 변연과 경뇌막에 국한되는 삼각형을 나타내었으나, CPG 400에서는 결손부 변연과 경뇌막 뿐 아니라 상부로도 광범위하게 활발히 진행되는 양상을 나타내었다.

3. 백서 두개골 결손부 내 신생골의 형성 길이는 대조군과 CPG 400은 술후 시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으나, CPG 40은 술후 2주에는 대조군보다 큰 값을 나타내었지만, 술후 8주에는 대조군보다 오히려 낮은 값을 나타내어 시간에 따라 오히려 감소하였다. CPG 400은 전기간에서 대조군 및 CPG 40에 비해 통계적으로 유의하게 큰 값을 나타내었다. 단, 술후 2주의 CPG 400과 CPG 40간에는 통계적인 유의차가 없었다(p<0.05).

4. 백서 두개골 결손부 내 신생골의 형성 면적은 대조군과 CPG 400은 술후 시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으나, CPG 40은 술후 2주에는 대조군보다 큰 값을 나타내었지만, 술후 8주에는 대조군보다 통계적으로 유의하게 낮은 값을 나타내어 시간에 따라 오히려 감소하였다. CPG 400은 전기간에서 대조군과 CPG 40에 비해 통계적으로 유의하게 큰 값을 나타내었다(p<0.05).

5. 백서 두개골 결손부 내 신생골의 형성 밀도는 대조군과 CPG 400은 술후 시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으나, CPG 40은 술후 2주에는 대조군보다 큰 값을 나타내었지만, 4주와 8주에는 오히려 대조군보다 낮은 값을 나타내었다. CPG 400은 전기간에서 대조군보다 높은 값을 나타내었고, 술후 8주에서는 통계적으로 유의차가 있었으며, CPG 40에 비해서도 전기간에서 높은 값을 나타내었으나, 술후 2주에는 통계적 유의차가 없었다(p<0.05).

이상의 결과를 통해 백서 두개골 결손부에 칼슘 포스페이트 글라스를 이식한 경우에 신생골 길이, 면적 및 밀도가 유의하게 개선되어 골조직 재생 유도 능력이 우수한 재료로 사료되며, 그 효과는 알루미나의 첨가와 입도에 의존하였다. 향후 차폐막이나 성장 인자와 함께 사용하면 좋은 결과를 얻을 것으로 기대된다.

[영문]

The treatment of the bone defects resulting from trauma, neoplasm, surgery, or infection is one of the major concern in dentistry. The major goal is the functional, esthetical regeneration of supporting structures already destructed by disease. Transplantation technique have been used to provide a scaffold for bone regeneration, to augment bony defects resulting from trauma or surgery, to restore bone loss caused by dental disease, to prevent the collapse the alveolar ridge in recent extraction sites, to replace bone loss by periodontal disease, to augment the alveolar ridge in implant surgery.

There are autogeneous, allogenic, xenogenic and alloplastic bone-grafts in transplantation. Among the alloplastic bone-graft materials, calcium phosphates have been received the most attention.

In this study, the critical size defects were surgically produced in the calvarial bone of Sprague-Dawley rats using the 8 ㎜ trephine bur. Calcium phosphate glass powders with smaller average size 40 ㎛ in CaO-CaF2-P2O5-MgO and with greater mean diameter 400 ㎛ in CaO-CaF2-P2O5-MgO-Al2O3 transplanted onto the

produced defects and named CPG 40 and CPG 400, respectively, while sutured without grafting anything in the control group. Histomorphometric as well as radiodensitometric analyses were performed after sacrifice at 2, 4 and 8 weeks following operation and produced results as follows.

1. The fine powder of the calcium phosphate glass with mean diameter 40 ㎛ was easy to manipulate and condense onto the calvarial bone defects and stable against the blood supply, while the coarse powder with 400 ㎛ was difficult to handle and unstable against the blood supply. However, skin around the

grafted area had been stripped due to the aversion in CPG 40, while the healing condition was clear both in the control and CPG 400 groups.

2. New bone was formed in the upper side of the defects as well as the defect margin and dura mater in CPG 400, while was restricted within the defect margin and dura mater both in control and CPG 40 groups.

3. The length of the newly formed bone increased with increasing the healing time in the control and CPG 400 groups, while decreased in CPG 40. CPG 400 exhibited the significant higher values than the control or CPG 40 groups in every experimental duration time except between CPG 400 and CPG 40 after 2 weeks(p<0.05).

4. The area of the newly formed bone increased with increasing the healing time in the control and CPG 400 groups, while decreased in CPG 40. CPG 400 exhibited the significant higher values than the control or CPG 40 groups in every experimental duration time(p<0.05).

5. The density of the newly formed bone increased with increasing the healing time in the control and CPG 400 groups, while decreased in CPG 40. CPG 400 exhibited the higher values than the control or CPG 40 groups in every experimental duration time. There was significant differences between CPG 400 and

control groups after 2 weeks and between CPG 400 and CPG 40 groups after 4 and 9 weeks(p<0.05).

According to the above results, the prepared calcium phosphate glass powder with average size 400 ㎛ in CaO-CaF2-P2O5-MgO-Al2O3 promoted new bone formation in the calvarial defects in the Sprague-Dawley rats. It is not clear, however, these results originated from whether different particle size or alumina addition. Further study is needed combined effects with the membrane or growth factors.