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상실된 치아를 대체하기 위한 타이타늄 임플란트의 치유과정에는 골재생에 직접적으로 관여하는 골형성전구세포 및 줄기세포에 의한 최종적인 골형성과정 뿐만 아니라 치유의 다양한 단계에 관여하는 여러 종류의 세포반응 개선이 조화로운 골재생을 얻기 위해 필수적이다. 이중 대식세포는 임플란트 식립후 초기 치유단계인 면역염증반응에서 중심적인 역할을 한다. 최근 연구에서 대식세포는 이식된 임플란트의 표면성상에 따라 다양하게 반응하며 염증 또는 재생과 관련한 형질 발현을 포함한 반응양상의 결과가 후속 골형성단계에 관여하는 세포의 이주 및 분화에 영향을 미쳐 결과적으로 최종적인 골재생에 영향을 미칠 수 있는 것으로 보고되었다.
임플란트의 임상성공률을 높이고 치유기간을 단축하기 위한 임플란트 표면처리법에 관해 많은 연구가 이루어져 왔다. 최근에는 ...

상실된 치아를 대체하기 위한 타이타늄 임플란트의 치유과정에는 골재생에 직접적으로 관여하는 골형성전구세포 및 줄기세포에 의한 최종적인 골형성과정 뿐만 아니라 치유의 다양한 단계에 관여하는 여러 종류의 세포반응 개선이 조화로운 골재생을 얻기 위해 필수적이다. 이중 대식세포는 임플란트 식립후 초기 치유단계인 면역염증반응에서 중심적인 역할을 한다. 최근 연구에서 대식세포는 이식된 임플란트의 표면성상에 따라 다양하게 반응하며 염증 또는 재생과 관련한 형질 발현을 포함한 반응양상의 결과가 후속 골형성단계에 관여하는 세포의 이주 및 분화에 영향을 미쳐 결과적으로 최종적인 골재생에 영향을 미칠 수 있는 것으로 보고되었다.
임플란트의 임상성공률을 높이고 치유기간을 단축하기 위한 임플란트 표면처리법에 관해 많은 연구가 이루어져 왔다. 최근에는 나노미터 단위에서 변경된 부가적 표면구조의 부여 및 생활성이온을 이용한 임플란트의 표면개질에 관해 집중적인 연구가 이루어지고 있으며, 이를 통해 골형성 세포 초기반응 및 후속 골모세포분화를 촉진함으로써 결과적으로 증진된 임플란트 골융합의 결과를 얻을 수 있는 것으로 알려졌다. 하지만 우수한 골재생능을 지닌 임플란트 표면의 획득에 관한 연구개발에 있어서 골형성에 직접 관여하는 세포의 기능개선 뿐만 아니라 전체 치유과정에 관여하는 다양한 세포들의 조화로운 반응을 유도하는 접근법이 실제 체내에서 예지성 높은 골재생의 결과를 위해 필수적이라 할 것이다.
본 연구에서는 최근 연구를 통해 임플란트 표면에 직접 적용시 우수한 골형성 증진 기능이 보고된 스트론튬 이온을 화학적 처리법을 통해 현재 임상에서 사용중인 높은 성공률을 지닌 상용의 임플란트 표면에 적용하여 치유단계의 초기 면역염증반응에서 중심적인 역할을 하는 대식세포 기능 및 후속 골재생 과정에 관여하는 골형성세포 기능 둘 다에 있어서 개선된 결과를 얻을 수 있을지 평가하였다. 이를 위해 샌드블라스팅/산부식처리를 통해 마이크로미터 단위에서 복잡한 미세표면구조를 지닌 상용의 임상 임플란트 표면 (SLA, Straumann AG)과 유사한 타이타늄 샘플을 제작하여 추가적으로 습식화학처리를 통해 스트론튬 이온이 결합된 나노구조표면을 형성하였고 이에 대한 대식세포 및 골형성세포 기능을 스트론튬 처리를 시행하지 않은 대조군과 비교 평가하였다.
본 연구의 결과 SLA 임플란트에서 스트론튬 이온을 이용한 화학적 표면처리를 통해 대식세포반응이 골재생에 유리한 방향으로 명확히 유도됨을 확인할 수 있었고, 초기 세포부착 및 전개, 그리고 골모세포분화를 포함한 골형성세포기능 또한 현저히 증진될 수 있음을 확인하였다. 스트론튬이 결합된 나노구조표면은 J774.A1 대식세포에서 재생과 관련된 대식세포 형질발현을 현저히 유도하였으며, 전염증성 사이토카인 (pro-inflammatory cytokine) tumor necrosis factor-α 생성은 현저히 감소시키면서 항염증성 사이토카인 interleukin 10 생성은 증가시키는 것으로 나타났다. ST2 줄기세포를 이용한 골형성세포 기능평가에 있어서 스트론튬을 이용한 화학적 처리는 SLA임플란트 표면에서 후기 골모세포분화와 관련된 세포반응에 중요한 영향을 미치는 것으로 알려진 세포전개 및 인테그린발현을 포함한 초기 세포반응을 개선시켰으며 osteocalcin 생성 등을 포함한 골모세포분화를 현저히 증진시키는 것으로 나타났다.
본 연구는 스트론튬을 이용한 화학적 표면처리를 현재 임상에서 사용중인 우수한 골형성능을 지닌 SLA 임플란트에 적용시 골형성세포에 대한 직접적인 기능개선 뿐만 아니라 치유 초기 면역염증반응에 관여하는 대식세포기능의 조직재생과 관련된 형질발현을 우세하게 유도하고 이를 통해 후속 치유단계에서 골재생에 유리한 환경을 제공함으로써 결과적으로 증진된 골형성의 결과를 얻기 위한 골형성전구세포 및 간엽줄기세포에 의한 골재생 기능을 개선할 수 있는 효과적인 접근법이 될 수 있음을 시사한다. 이러한 결과는 향후 우수한 골재생능을 지닌 임상 임플란트의 연구개발을 위한 임플란트 표면설계에 있어서 골치유과정의 다양한 단계에 관여하는 여러 세포의 기능이 조화된 조직재생능을 지닌 접근법으로 활용될 수 있을 것이다.

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