이 연구는 돼지에서 채취한 돼지 해면질골을 열처리하여 서로 다른 결정성의 특징
을 가지는 입자로 각각 제조하여 그 물리화학적인 특징을 분석하고 골재생 효과를
평가하였다. 먼저 돼지의 대퇴골을 채취한 뒤 연부조직과 연골을 모두 제거하고,
해면질골을 분리한 뒤 각각 400도와 1200도에서 열처리하였다. 열처리 과정을 거
친 돼지 해면질골은 1 mm 이하의 입자로 제조한 뒤 EO 가스로 멸균하였다. 열처
리한 돼지 해면질골 입자의 특징을 분석하기 위하여 ...
이 연구는 돼지에서 채취한 돼지 해면질골을 열처리하여 서로 다른 결정성의 특징
을 가지는 입자로 각각 제조하여 그 물리화학적인 특징을 분석하고 골재생 효과를
평가하였다. 먼저 돼지의 대퇴골을 채취한 뒤 연부조직과 연골을 모두 제거하고,
해면질골을 분리한 뒤 각각 400도와 1200도에서 열처리하였다. 열처리 과정을 거
친 돼지 해면질골은 1 mm 이하의 입자로 제조한 뒤 EO 가스로 멸균하였다. 열처
리한 돼지 해면질골 입자의 특징을 분석하기 위하여 주사전자현미경, 에너지 분산
분석, X선 회절분석, 비표면적 분석을 실시하였고, 골재생 효과를 평가하기 위하여
랫드에 8 mm 크기의 결손부를 형성하는 열처리한 해면질골 입자를 이식하는 수술
을 실시하였다. 랫드는 무작위로 3개의 그룹에 배치하였으며 각각 임계 결손부만
형성한 대조군, 임계 결손부에 400도 열처리한 돼지 해면질골 입자를 이식한 P400
군, 임계 결손부에 1200도 열처리한 돼지 해면질골 입자를 이식한 P1200군으로
나누어 이식 수술을 실시하였다. 이식 후 각각 4주째와 8주째에 랫드를 희생하여
두개골 조직을 채취한 뒤 일반 방사선 사진과 Micro CT 촬영 및 조직학적 분석을
실시하였다. 주사전자현미경 사진에서 400도에서 열처리하여 제조한 돼지 해면질골
입자는 다양한 크기의 거친 표면을 가지는 입자임을 알 수 있었다. 1200도에서 열
처리하여 제조한 돼지 해면질골 입자 또한 거친 표면을 가지는 입자이지만 400도
열처리한 입자보다 사진상에서 더 높은 밀도를 나타내었다. 에너지 분산 분석에서
400도 열처리한 입자는 칼슘과 인의 비율이 1.61, 1200도 열처리한 입자는 1.73으
로 사람의 뼈와 유사한 특징을 나타내었다. X선 회절분석에서는 400도 열처리한
입자는 폭이 널은 피크의 저결정성 특징을 나타내었고 1200도 열처리한 입자는 피
크의 폭이 좁은 고결정성의 특징을 나타내었다. 비표면적 분석에서는 400도 열처리
한 입자가 1200도 열처리한 입자에 비하여 표면적이 넒음을 확인할 수 있었다.
Micro CT 분석에서 P400군과 P1200군의 골부피는 대조군보다 유의성 있게 높은
수치를 나타내었다. P400군과 P1200군 사이의 결과에는 유의성 있는 차이를 보이
지 않았지만, 골밀도에서는 P1200군보다 P400군이 유의성 있게 높은 수치를 보였
다. 조직 분석 결과는 4주째 P400군과 P1200군에서는 많은 골아세포를 관찰할 수
있었으나 신생골이 형성되는 정도는 두 군간에 큰 차이가 없었다. 그러나 8주째에
는 P400군에 결손부위의 골이식재 틈에 P1200군보다 많은 신생골이 형성된 것을
확인하였다. 본 연구에서는 저온 열처리 과정을 거친 돼지 해면질골 입자가 고온
열처리 과정을 거친 돼지 해면질골 입자가 높은 골재생 효과를 나타낼 것으로 기대
하였다. 본 연구 결과는 이와 같이 저온 열처리 과정을 거친 저결정성의 돼지 해면
질골 입자가 골 형성을 촉진하는 효과적인 물질임을 확인하였다.
이 연구는 돼지에서 채취한 돼지 해면질골을 열처리하여 서로 다른 결정성의 특징
을 가지는 입자로 각각 제조하여 그 물리화학적인 특징을 분석하고 골재생 효과를
평가하였다. 먼저 돼지의 대퇴골을 채취한 뒤 연부조직과 연골을 모두 제거하고,
해면질골을 분리한 뒤 각각 400도와 1200도에서 열처리하였다. 열처리 과정을 거
친 돼지 해면질골은 1 mm 이하의 입자로 제조한 뒤 EO 가스로 멸균하였다. 열처
리한 돼지 해면질골 입자의 특징을 분석하기 위하여 주사전자현미경, 에너지 분산
분석, X선 회절분석, 비표면적 분석을 실시하였고, 골재생 효과를 평가하기 위하여
랫드에 8 mm 크기의 결손부를 형성하는 열처리한 해면질골 입자를 이식하는 수술
을 실시하였다. 랫드는 무작위로 3개의 그룹에 배치하였으며 각각 임계 결손부만
형성한 대조군, 임계 결손부에 400도 열처리한 돼지 해면질골 입자를 이식한 P400
군, 임계 결손부에 1200도 열처리한 돼지 해면질골 입자를 이식한 P1200군으로
나누어 이식 수술을 실시하였다. 이식 후 각각 4주째와 8주째에 랫드를 희생하여
두개골 조직을 채취한 뒤 일반 방사선 사진과 Micro CT 촬영 및 조직학적 분석을
실시하였다. 주사전자현미경 사진에서 400도에서 열처리하여 제조한 돼지 해면질골
입자는 다양한 크기의 거친 표면을 가지는 입자임을 알 수 있었다. 1200도에서 열
처리하여 제조한 돼지 해면질골 입자 또한 거친 표면을 가지는 입자이지만 400도
열처리한 입자보다 사진상에서 더 높은 밀도를 나타내었다. 에너지 분산 분석에서
400도 열처리한 입자는 칼슘과 인의 비율이 1.61, 1200도 열처리한 입자는 1.73으
로 사람의 뼈와 유사한 특징을 나타내었다. X선 회절분석에서는 400도 열처리한
입자는 폭이 널은 피크의 저결정성 특징을 나타내었고 1200도 열처리한 입자는 피
크의 폭이 좁은 고결정성의 특징을 나타내었다. 비표면적 분석에서는 400도 열처리
한 입자가 1200도 열처리한 입자에 비하여 표면적이 넒음을 확인할 수 있었다.
Micro CT 분석에서 P400군과 P1200군의 골부피는 대조군보다 유의성 있게 높은
수치를 나타내었다. P400군과 P1200군 사이의 결과에는 유의성 있는 차이를 보이
지 않았지만, 골밀도에서는 P1200군보다 P400군이 유의성 있게 높은 수치를 보였
다. 조직 분석 결과는 4주째 P400군과 P1200군에서는 많은 골아세포를 관찰할 수
있었으나 신생골이 형성되는 정도는 두 군간에 큰 차이가 없었다. 그러나 8주째에
는 P400군에 결손부위의 골이식재 틈에 P1200군보다 많은 신생골이 형성된 것을
확인하였다. 본 연구에서는 저온 열처리 과정을 거친 돼지 해면질골 입자가 고온
열처리 과정을 거친 돼지 해면질골 입자가 높은 골재생 효과를 나타낼 것으로 기대
하였다. 본 연구 결과는 이와 같이 저온 열처리 과정을 거친 저결정성의 돼지 해면
질골 입자가 골 형성을 촉진하는 효과적인 물질임을 확인하였다.
A porcine-derived xenograft, with its crystalline and morphological structure resembling human cancellous bone, appears to be the most appropriate graft material for many bone grafting procedures due to its advantages of X, Y, and Z. The hypothesis was developed that porcine-derived xenografts of lo...
A porcine-derived xenograft, with its crystalline and morphological structure resembling human cancellous bone, appears to be the most appropriate graft material for many bone grafting procedures due to its advantages of X, Y, and Z. The hypothesis was developed that porcine-derived xenografts of low crystallinity could be used as more effective bone substitutes compared to those of high crystallinity. To test this hypothesis, the present study was designed to investigate the chemical and physical properties of porcine-derived xenografts of different crystallinity (low and high) and to evaluate their osteogenic potential. Porcine femur bone was harvested and remove of all soft tissue and cartilage. Then, separated cancellous bone unbderwent a heat treatment process at 400℃ and 1200℃. After that, it was milled into particles of 2 mm or less, and was sterilized by ethylene oxide (EO) gas. To analyze the characteristics of heat-treated porcine cancellous bone particles, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), x-ray diffractometry (XRD) and Brunauer Emmer Teller (BET) surface area and porosimetry analysis were conducted. Rats were divided into three groups (Control group, only critical defect; P400 group, grafted bone particle heat treated at 400℃; P1200 group, grafted bone particle heat treated at 1200℃). A rat calvarial 8 mm defect was made in the parietal bone, and bone particles of P400 and P1200 were then implanted into the defect. Rats were sacrificed 4 and 8 weeks after implantation, and the osteogenic potential was assessed by plain radiograph, micro CT scanning and histological findings. SEM images of heat treated porcine bone particles at P400, revealed that bone particles have a rough surface and variable size. P1200 has a rougher surface than P400, and a higher density of particles. In EDS profiles, the Ca/P ratio was 1.61 in P400 and 1.73 in P1200. In XRD, P400 exhibited a low crystallinity, as indicated by the wide diffraction peaks, and P1200 exhibit a relatively high crystallinity as indicated by the relatively narrow diffraction peaks. And BET analysis revealed that P400 has a wider surface area than P1200. In micro CT scan analysis of specimens in a rat calvarial defect model, revealed that the bone volumes of the P400 group and P1200 group were significantly higher than those of the control group, but no significance was found between the P400 group and the P1200 group throughout the experimental period. However, bone mineral density of the P400 group was significant higher than that of the P1200 group (P<0.01). At 4 weeks, histologic findings showed connective tissue and osteoblasts in lacuna, but there was no difference of new bone formation between the P400 group and the P1200 group. However, new bone formation was remarkably higher at 8 weeks in the P400 group, which showed more new osteocytes in the lacuna compared to the P1200 group. In this study, Low crystalline bone particles were obtained at low temperature processing (at temperature of 400℃), and achieved superior new bone formation compared to high crystalline bone particles with a higher process temperature (1200℃). Based on the results of the present study, it can be concluded that lower process temperature bone particles might provide a more effective graft material for enhancing bone formation, and might be suitable for use as a bone substitute for dental and orthopedic applications in human.
A porcine-derived xenograft, with its crystalline and morphological structure resembling human cancellous bone, appears to be the most appropriate graft material for many bone grafting procedures due to its advantages of X, Y, and Z. The hypothesis was developed that porcine-derived xenografts of low crystallinity could be used as more effective bone substitutes compared to those of high crystallinity. To test this hypothesis, the present study was designed to investigate the chemical and physical properties of porcine-derived xenografts of different crystallinity (low and high) and to evaluate their osteogenic potential. Porcine femur bone was harvested and remove of all soft tissue and cartilage. Then, separated cancellous bone unbderwent a heat treatment process at 400℃ and 1200℃. After that, it was milled into particles of 2 mm or less, and was sterilized by ethylene oxide (EO) gas. To analyze the characteristics of heat-treated porcine cancellous bone particles, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), x-ray diffractometry (XRD) and Brunauer Emmer Teller (BET) surface area and porosimetry analysis were conducted. Rats were divided into three groups (Control group, only critical defect; P400 group, grafted bone particle heat treated at 400℃; P1200 group, grafted bone particle heat treated at 1200℃). A rat calvarial 8 mm defect was made in the parietal bone, and bone particles of P400 and P1200 were then implanted into the defect. Rats were sacrificed 4 and 8 weeks after implantation, and the osteogenic potential was assessed by plain radiograph, micro CT scanning and histological findings. SEM images of heat treated porcine bone particles at P400, revealed that bone particles have a rough surface and variable size. P1200 has a rougher surface than P400, and a higher density of particles. In EDS profiles, the Ca/P ratio was 1.61 in P400 and 1.73 in P1200. In XRD, P400 exhibited a low crystallinity, as indicated by the wide diffraction peaks, and P1200 exhibit a relatively high crystallinity as indicated by the relatively narrow diffraction peaks. And BET analysis revealed that P400 has a wider surface area than P1200. In micro CT scan analysis of specimens in a rat calvarial defect model, revealed that the bone volumes of the P400 group and P1200 group were significantly higher than those of the control group, but no significance was found between the P400 group and the P1200 group throughout the experimental period. However, bone mineral density of the P400 group was significant higher than that of the P1200 group (P<0.01). At 4 weeks, histologic findings showed connective tissue and osteoblasts in lacuna, but there was no difference of new bone formation between the P400 group and the P1200 group. However, new bone formation was remarkably higher at 8 weeks in the P400 group, which showed more new osteocytes in the lacuna compared to the P1200 group. In this study, Low crystalline bone particles were obtained at low temperature processing (at temperature of 400℃), and achieved superior new bone formation compared to high crystalline bone particles with a higher process temperature (1200℃). Based on the results of the present study, it can be concluded that lower process temperature bone particles might provide a more effective graft material for enhancing bone formation, and might be suitable for use as a bone substitute for dental and orthopedic applications in human.
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