Chitosan fiber based GTR membrane and nonwoven fibrous matrix with drug releasing function for bone regeneration : 키토산 섬유로 구성된 골조직 재생을 위한 약물 조절 방출용 조직재생유도용 차폐막과 삼차원의 다공성 마트릭스의 개발원문보기
효과적인 골조직재상을 위하여 유도조직 재생을 위한 키토산-폴리락트산 차폐막과 골결손부 대체 및 골세포 이식용 3차원의 키토산 섬유로 이루어진 마트릭스를 개발하였다. 조직유도재생술에서 차폐막은 치주 결체조직과 상피 세포의 침입으로부터 치주조직 결손 부위를 차단시켜 치조골과 치주인대로부터 유래한 세포로부터 조직과 골의 재생을 유도하게 된다. 조직공학용 3차원의 마트릭스는 골 결손 부위에 이식되어 골아세포의 이동을 유도하고 ...
효과적인 골조직재상을 위하여 유도조직 재생을 위한 키토산-폴리락트산 차폐막과 골결손부 대체 및 골세포 이식용 3차원의 키토산 섬유로 이루어진 마트릭스를 개발하였다. 조직유도재생술에서 차폐막은 치주 결체조직과 상피 세포의 침입으로부터 치주조직 결손 부위를 차단시켜 치조골과 치주인대로부터 유래한 세포로부터 조직과 골의 재생을 유도하게 된다. 조직공학용 3차원의 마트릭스는 골 결손 부위에 이식되어 골아세포의 이동을 유도하고 골 형성을 위한 성장인자의 송달을 하게 된다. 본 실험에서는 상처 치유와 골지직 재생에 효과를 보이고, 또한 생체 활성 물질의 용출을 조절하는 기능을 갖고 있는 생분해성의 천연 고분자인 키토산에 혈소판 유래 조직성장인자의 조절 방출 기법을 도입하여 키토산 섬유로 구성된 차폐막과 3차원 마트릭스의 조직 재생 효과를 향상시키고자 하였다. 도입된 성장인자는 세포의 이동과 성장 그리고 세포기질의 합성을 자극하는 효과를 가져 조직 재상을 돕는 기능을 하게 된다. 조직재생 유도용 키토산-폴리락트산 차폐막은 키토산 섬유 부직포 사이에 폴리락트산 용액을 캐스팅시켜서 제조하게 된다. 키토산 섬유 부직포는 골재생을 향상시킬 혈소판 유래 조직 성장인자의 용출부위이며 높은 생체적합성은 나타내는 차폐막의 표면으로 제공되며, 폴리락트산 막은 두 키토산 부직포를 지지하며 결체조직과 상피세포로부터 분리하는 역할을 하게 된다. 키토산 섬유 부직포로 이루어진 차폐막의 표면은 약간의 거친 특성을 지니게 되어 골아세포의 반응을 향상시키게 된다. 그리고 키토산 섬유로 이루어진 다공성의 3차원 마트릭스는 키토산 섬유의 교차부위를 부착시켜서 3차원 형상과 기계적 강도를 유지하도록 제조하였다. 제조된 마트릭스는 200㎛이상의 서로 연결된 다공성 구조를 보임으로서 손상 부위 주변에서 새로이 형성되는 조직에 성장 공간을 제공하게 된다. 제조된 키토산-폴리락트산 차폐막은 그 기계적 강도에 이어서 현재 상업적으로 사용되고 있는 다른 차폐막에 필적할 만한 강도를 지니고 있었다. 키토산 섬유로 이루어진 차폐막과 마트릭스의 생체외 분해 실험의 결과 차례막은 8주동안 13%의 중령 감소를 나타내었고, 물리적 형태를 유지하고 있어다. 차폐막의 경우 골 재생을 위한 치료 기간을 6개월에서 12개월로 보았을 때, 이러한 생분해 속도는 적절한 것으로 사료되었따. 마트릭스는 8주 동안 17%의 중량 감소를 나타내어쓴데, 이는 신생 조직이 생성되는 속도에 맞추어 마트릭스의 분해를 가져온다면 더욱 좋은 효과를 보여줄 것으로 사료되었따. 골조직 증진을 위해 혈소판 유래 성장인자를 키토산 섬유로 이루어진 차폐막과 마트릭스에 도입하여 용출 실험을 실시하였다. 그 결과로 초기 속방출 이후 2-5ng/ml의 일정한 농도로 용출되었고, 이는 혀로판 유래 성장인자의 치료 용량(0.1-100ng/ml) 내에서 지속적인 방출 양상으로 골재생 치료에 효과적일 것으로 예상되었다.
실험 동물 모델과 세포 부착력 실험의 결과에서 이 성장인자의 도입이 신생골의 재생과 세포의 성장을 향상시킴을 확인하였다. 세포와의 친화도 관찰을 위하여 골아세포를 분리해 낸 뒤, 이를 차폐막과 마트릭스에 각각 접종하여 1일, 7일, 14일 그리고 28일 후에 접착된 세포의 수와 세포의 성장 양상을 관찰하였다. 키토산으로 이루어진 차폐막과 마트릭스는 모두 높은 세포 친화력을 나타내었으며, 특히 혈소판 유래 성장인자를 함유한 마트릭스의 경우 약물 비함유 마트릭스에 비해 비교적 높은 세포 접착력과 성장도를 보였다. 인공적으로 형성된 골 결손부에 대한 차폐막의 골 재생력 측정 및 함유 약물에 따른 골재생 효과의 확인을 위하여 백서의 두개골 결손부에 차폐막을 적용하여 신생골이 측정되는 것을 확인하였으며, 혈소판 유래 성장인자를 도입한 차폐막에서 신생골의 재생효과가 더욱 뛰어난 것을 관찰하였다. 이와 같은 실험을 통해 키토산이 조직공학용 재료로서 뛰어난 효과를 보임을 확인하였고 약물 도입으로 이와 같은 생체재료의 효용성을 더욱 높일 수 있는 것으로 사료되었다.
효과적인 골조직재상을 위하여 유도조직 재생을 위한 키토산-폴리락트산 차폐막과 골결손부 대체 및 골세포 이식용 3차원의 키토산 섬유로 이루어진 마트릭스를 개발하였다. 조직유도재생술에서 차폐막은 치주 결체조직과 상피 세포의 침입으로부터 치주조직 결손 부위를 차단시켜 치조골과 치주인대로부터 유래한 세포로부터 조직과 골의 재생을 유도하게 된다. 조직공학용 3차원의 마트릭스는 골 결손 부위에 이식되어 골아세포의 이동을 유도하고 골 형성을 위한 성장인자의 송달을 하게 된다. 본 실험에서는 상처 치유와 골지직 재생에 효과를 보이고, 또한 생체 활성 물질의 용출을 조절하는 기능을 갖고 있는 생분해성의 천연 고분자인 키토산에 혈소판 유래 조직성장인자의 조절 방출 기법을 도입하여 키토산 섬유로 구성된 차폐막과 3차원 마트릭스의 조직 재생 효과를 향상시키고자 하였다. 도입된 성장인자는 세포의 이동과 성장 그리고 세포기질의 합성을 자극하는 효과를 가져 조직 재상을 돕는 기능을 하게 된다. 조직재생 유도용 키토산-폴리락트산 차폐막은 키토산 섬유 부직포 사이에 폴리락트산 용액을 캐스팅시켜서 제조하게 된다. 키토산 섬유 부직포는 골재생을 향상시킬 혈소판 유래 조직 성장인자의 용출부위이며 높은 생체적합성은 나타내는 차폐막의 표면으로 제공되며, 폴리락트산 막은 두 키토산 부직포를 지지하며 결체조직과 상피세포로부터 분리하는 역할을 하게 된다. 키토산 섬유 부직포로 이루어진 차폐막의 표면은 약간의 거친 특성을 지니게 되어 골아세포의 반응을 향상시키게 된다. 그리고 키토산 섬유로 이루어진 다공성의 3차원 마트릭스는 키토산 섬유의 교차부위를 부착시켜서 3차원 형상과 기계적 강도를 유지하도록 제조하였다. 제조된 마트릭스는 200㎛이상의 서로 연결된 다공성 구조를 보임으로서 손상 부위 주변에서 새로이 형성되는 조직에 성장 공간을 제공하게 된다. 제조된 키토산-폴리락트산 차폐막은 그 기계적 강도에 이어서 현재 상업적으로 사용되고 있는 다른 차폐막에 필적할 만한 강도를 지니고 있었다. 키토산 섬유로 이루어진 차폐막과 마트릭스의 생체외 분해 실험의 결과 차례막은 8주동안 13%의 중령 감소를 나타내었고, 물리적 형태를 유지하고 있어다. 차폐막의 경우 골 재생을 위한 치료 기간을 6개월에서 12개월로 보았을 때, 이러한 생분해 속도는 적절한 것으로 사료되었따. 마트릭스는 8주 동안 17%의 중량 감소를 나타내어쓴데, 이는 신생 조직이 생성되는 속도에 맞추어 마트릭스의 분해를 가져온다면 더욱 좋은 효과를 보여줄 것으로 사료되었따. 골조직 증진을 위해 혈소판 유래 성장인자를 키토산 섬유로 이루어진 차폐막과 마트릭스에 도입하여 용출 실험을 실시하였다. 그 결과로 초기 속방출 이후 2-5ng/ml의 일정한 농도로 용출되었고, 이는 혀로판 유래 성장인자의 치료 용량(0.1-100ng/ml) 내에서 지속적인 방출 양상으로 골재생 치료에 효과적일 것으로 예상되었다.
실험 동물 모델과 세포 부착력 실험의 결과에서 이 성장인자의 도입이 신생골의 재생과 세포의 성장을 향상시킴을 확인하였다. 세포와의 친화도 관찰을 위하여 골아세포를 분리해 낸 뒤, 이를 차폐막과 마트릭스에 각각 접종하여 1일, 7일, 14일 그리고 28일 후에 접착된 세포의 수와 세포의 성장 양상을 관찰하였다. 키토산으로 이루어진 차폐막과 마트릭스는 모두 높은 세포 친화력을 나타내었으며, 특히 혈소판 유래 성장인자를 함유한 마트릭스의 경우 약물 비함유 마트릭스에 비해 비교적 높은 세포 접착력과 성장도를 보였다. 인공적으로 형성된 골 결손부에 대한 차폐막의 골 재생력 측정 및 함유 약물에 따른 골재생 효과의 확인을 위하여 백서의 두개골 결손부에 차폐막을 적용하여 신생골이 측정되는 것을 확인하였으며, 혈소판 유래 성장인자를 도입한 차폐막에서 신생골의 재생효과가 더욱 뛰어난 것을 관찰하였다. 이와 같은 실험을 통해 키토산이 조직공학용 재료로서 뛰어난 효과를 보임을 확인하였고 약물 도입으로 이와 같은 생체재료의 효용성을 더욱 높일 수 있는 것으로 사료되었다.
To achieve effective tissue regeneration, biodegradable chitosan-poly(L-lactic acid)(PLLA) barrier membrane and nonwoven chitosan fibrous matrix was developed. Controlled growth factor(PDGF-BB) release concept combined with chitosan fiber based debices could exert synergic effdct on enhancing tissue...
To achieve effective tissue regeneration, biodegradable chitosan-poly(L-lactic acid)(PLLA) barrier membrane and nonwoven chitosan fibrous matrix was developed. Controlled growth factor(PDGF-BB) release concept combined with chitosan fiber based debices could exert synergic effdct on enhancing tissue regeneration.
The use of growth factors with stimulatory effects on cell migration and proliferation and synthesis of matrix components by the cells has been proposed ot promote tissue regeneration. Chitosan-PLLA membranes were prepared by casting PLLA-methylene chloride-ethyl acetate solution on between two chitosan fibrous meshes. Nonwoven chitosan fibrous matrix was highly porous polymer 3-D scaffold using fiber bonding technique. The morphological cahracteristic of chitosan fiber based devices and mechanical property of the chitosan-PLLA membrane were evaluated. And its stability of membrane and degradability of matrix in phosphate buffer medium were evaluated.
Moreover, to shorten the bone-forming period and to enhance the bone-forming efficacy, the feasivility of using the devices as controlled release delivery vehicles of PDGF-BB was monitored. Finally, osteoblast attachment and proliferation test and guided bone regeneration potential were evaluated as wegg. The results showed that PLLA membrane was located between two chitosan fibrous fivrous meshes.
The surface texture of chitosan-PLLA membrane provided slightly roughed characteristics. When in contact with phosphate buffer medium, the membrane maintained its integrity for more than 8 weeks. The chitosan fibrous matrix demonstrated a 3-D porous structure, the pore pf the chitosan fibrous matrix was interconnected within its structure and the pore size demonstrated 200-300㎛.
Chitosan fivers were partially bonded at their cross-points by the dissolution of the chitosan at pH 5.6 acetate buffered solution. This results suggested that chitosan fibrous matrix maintain its shape under physical pressure in vitro and/or in vivo. PDGF-BB incorporated chitosan fiber based devices was steadily released at a rate of 2-5ng/ml after initial burst in therapeutic level (0.1-100ng/ml).
A signiricant amount of osteoblasts attached onto the chitosan fiber based devices and good cell attachment morphology were obtained. In culture periods, cells are maintained their differentiated runction, which was identifide by mRNA level of collagen I and asteocalcin. Chitosan river vased devices demonstrated high biocompativility and bone regeneration in animal models. In addition, bone regeneration was increased by controlled release of PDGF-BB from these devices.
To achieve effective tissue regeneration, biodegradable chitosan-poly(L-lactic acid)(PLLA) barrier membrane and nonwoven chitosan fibrous matrix was developed. Controlled growth factor(PDGF-BB) release concept combined with chitosan fiber based debices could exert synergic effdct on enhancing tissue regeneration.
The use of growth factors with stimulatory effects on cell migration and proliferation and synthesis of matrix components by the cells has been proposed ot promote tissue regeneration. Chitosan-PLLA membranes were prepared by casting PLLA-methylene chloride-ethyl acetate solution on between two chitosan fibrous meshes. Nonwoven chitosan fibrous matrix was highly porous polymer 3-D scaffold using fiber bonding technique. The morphological cahracteristic of chitosan fiber based devices and mechanical property of the chitosan-PLLA membrane were evaluated. And its stability of membrane and degradability of matrix in phosphate buffer medium were evaluated.
Moreover, to shorten the bone-forming period and to enhance the bone-forming efficacy, the feasivility of using the devices as controlled release delivery vehicles of PDGF-BB was monitored. Finally, osteoblast attachment and proliferation test and guided bone regeneration potential were evaluated as wegg. The results showed that PLLA membrane was located between two chitosan fibrous fivrous meshes.
The surface texture of chitosan-PLLA membrane provided slightly roughed characteristics. When in contact with phosphate buffer medium, the membrane maintained its integrity for more than 8 weeks. The chitosan fibrous matrix demonstrated a 3-D porous structure, the pore pf the chitosan fibrous matrix was interconnected within its structure and the pore size demonstrated 200-300㎛.
Chitosan fivers were partially bonded at their cross-points by the dissolution of the chitosan at pH 5.6 acetate buffered solution. This results suggested that chitosan fibrous matrix maintain its shape under physical pressure in vitro and/or in vivo. PDGF-BB incorporated chitosan fiber based devices was steadily released at a rate of 2-5ng/ml after initial burst in therapeutic level (0.1-100ng/ml).
A signiricant amount of osteoblasts attached onto the chitosan fiber based devices and good cell attachment morphology were obtained. In culture periods, cells are maintained their differentiated runction, which was identifide by mRNA level of collagen I and asteocalcin. Chitosan river vased devices demonstrated high biocompativility and bone regeneration in animal models. In addition, bone regeneration was increased by controlled release of PDGF-BB from these devices.
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