Degradation properties of a bi-layered cross-linked collagen membrane for localized bone regeneration : In vitro and in vivo study

Abstract

골 재생 술식에 사용되는 이상적인 차폐막은 생체적합성, 세포 차단성, 공간 유지성, 조직 친화성과 같은 다양한 성질을 필요로한다. 따라서 비흡수성과 흡수성 차폐막에 해당되는 다양한 소재의 차폐막들이 과거에 소개되었왔다. 이중 흡수성 콜라겐 차폐막은 생체적합성이 우수하고 제거를 위한 이차 수술이 필요하지 않기 때문에 현재 가장 널리 사용되고 있다. 하지만 콜라겐은 체내에서 빠르고 예측하기 힘든 속도로 분해되어 골 결손부의 완전한 치유가 일어나기 전에 차폐막의 기능이 소멸된다. 차폐막의 기능을 더 오래동안 유지하기 위한 방법으로는 콜라겐의 분해를 지연시키기 위한 콜라겐의 가교화나 막의 이중층 적용을 들 수 있다. 본 연구의 목적은 가교화된 이중층 콜라겐 차폐막을 이용하여 (1) 생체외에서 생체적합성과 흡수속도를 평가하고, (2) 생체내에서 국소적 골 재생 술식을 시행하였을 때 효능을 평가하는 것이다. 생체외에서 효소 분해 실험을 통해 가교화된 콜라겐 차폐막(CCM)과 자연적 콜라겐 차폐막의 분해 속도를 비교하였다. 생체내 실험에는 12마리의 토끼(New Zealand White; 남성)가 사용되었다. 각각의 토끼 두개골에 4개의 직경 8 mm 골 결손부를 형성하여 4개의 군을 적용하였다; (1) CCM과 합성골이식재(BCP)군 (CCM-BCP), (2) CCM만 적용한 군 (CCM), (3) BCP만 적용한 군 (BCP), (4) 비어있는 대조군. 동물들은 2주와 8주에 여섯마리씩 희생되었다. 결과의 계측을 위해 micro CT 분석(총 증강된 부피 (TAV), 신생골 부피(NBV)) 그리고 조직학적 계측(총 증강된 면적 (TAA), 신생골 면적 (NBA), 잔존 차폐막의 두께 (RMT))을 시행하였다. 생체외에서 CCM은 자연적 콜라겐 차폐막보다 분해에 대해 더 큰 저항력을 가지고 있었다. Micro CT 분석을 통해 개개의 실험 군에 대한 TAV를 계측했을 때, 8주 째에 CCM-BCP군 (196.43±25.30 mm3)과 BCP군(206.23±39.13 mm3)이 대조군(149.72 ± 12.28 mm3)보다 통계적으로 유의차있게 큰 결과를 보였다. 조직학적인 분석을 통해 TAA를 계측했을 때, 8주 째에 CCM-BCP군이 CCM군과 대조군보다 유의차있게 큰 결과를 보였다. 8주 후에 RMT는 67% 가량 감소되었다. 가교화된 이중층 콜라겐 차폐막을 이용한 국소적 골 재생 술식에서 골 이식재의 사용은 공간 유지성을 확보하기 위해 필수적이다. 이중층 차폐막 상부의 고밀도 층은 8주 후에도 유지가 되는 반면 하부의 다공성 층은 흡수되어 신생골이나 dense한 결합조직으로 대체되었다.