[논문]바이러스 안전성이 보증된 돼지유래 골 이식재 제조 공정 개발

김동명; 강호창; 차형준; 배정은; 김인섭

doi:10.7845/kjm.2016.6019

바이러스 안전성이 보증된 돼지유래 골 이식재 제조 공정 개발
Process development of a virally-safe dental xenograft material from porcine bones 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.52 no.2, 2016년, pp.140 - 147

김동명 (서울대학교 생명과학부) , 강호창 (푸르고 프로바이오미메틱연구센터) , 차형준 (포항공과대학 화학공학과) , 배정은 (한남대학교 생명시스템과학과 & 바이오의 약품안전성검증센터) , 김인섭 (한남대학교 생명시스템과학과 & 바이오의 약품안전성검증센터)

초록
AI-Helper

동물유래성분을 원재료로 사용하는 의료기기는 원료물질 유래 바이러스가 오염될 가능성이 있기 때문에 생산과정 중 바이러스가 오염되지 않도록 하여야 한다. 또한 생산공정은 오염될 가능성이 있는 바이러스들을 불활화하거나 제거하는 공정을 포함하여야 한다. 본 연구를 통해 돼지유래 이종골을 원재료로 사용한 바이러스 안전성이 보증된 치과용 골이식재(THE Graft$^{(R)}$) 제조공정을 개발하였다. THE Graft$^{(R)}$ 제조공정은 30% 과산화수소수와 80% 에탄올을 각각 처리하여 지방을 제거하는 공정과 $1,300^{\circ}C$ 열처리 공정을 통해 콜라겐과 유기물을 제거하는 공정을 포함한다. 또한 최종적으로 생산된 hydroxyapatite 성분의 골이식재에 25 kGy의 감마선을 조사하여 감염성 위해인자를 불활화하는 공정을 포함한다. THE Graft$^{(R)}$의 형태학적 특성을 소유래 hydroxyapatite 성분의 골이식재인 Bio-Oss와 SEM과 TEM을 이용하여 비교한 결과 구조적 특성이 유사함을 확인하였다. $1,300^{\circ}C$ 열처리 공정과 25 kGy 감마선 조사 공정의 바이러스 불활화 효과를 평가하기 위해 transmissible gastroenteritis virus (TGEV), pseudorabies virus (PRV), porcine rotavirus (PRoV), porcine parvovirus (PPV)를 모델 바이러스로 선정하였다. $1,300^{\circ}C$ 열처리 공정에서 TGEV, PRV, PRoV, PPV 모두 검출한계 이하로 불활화되었으며, 바이러스 로그 감소 값은 각각 ${\geq}4.65$, ${\geq}5.81$, ${\geq}6.28$, ${\geq}5.21$이었다. 또한 감마선 조사 공정에서도 TGEV, PRV, PRoV, PPV 모두 검출한계 이하로 불활화되었으며, 바이러스 로그 감소 값은 각각 ${\geq}4.65$, ${\geq}5.87$, ${\geq}6.05$, ${\geq}4.89$이었다. 두 공정에서 TGEV, PRV, PRoV, PPV의 누적 바이러스 로그 감소 값은 각각 ${\geq}9.30$, ${\geq}11.68$, ${\geq}12.33$, ${\geq}10.10$이었다. 이상의 결과에 의하면, THE Graft$^{(R)}$ 제조공정은 바이러스 안전성 보증을 위한 충분한 바이러스 불활화 능력을 가지고 있는 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

A process for manufacturing virally-safe porcine bone hydroxyapatite (HA) has been developed to serve as advanced xenograft material for dental applications. Porcine bone pieces were defatted with successive treatments of 30% hydrogen peroxide and 80% ethyl alcohol. The defatted porcine bone pieces were heat-treated in an oxygen atmosphere box furnace at $1,300^{\circ}C$ to remove collagen and organic compounds. The bone pieces were ground with a grinder and then the bone powder was sterilized by gamma irradiation. Morphological characteristics such as SEM (Scanning Electron Microscopy) and TEM (Transmission Electron Microscopy) images of the resulting porcine bone HA (THE Graft$^{(R)}$) were similar to those of a commercial bovine bone HA (Bio-Oss$^{(R)}$). In order to evaluate the efficacy of $1,300^{\circ}C$ heat treatment and gamma irradiation at a dose of 25 kGy for the inactivation of porcine viruses during the manufacture of porcine bone HA, a variety of experimental porcine viruses including transmissible gastroenteritis virus (TGEV), pseudorabies virus (PRV), porcine rotavirus (PRoV), and porcine parvovirus (PPV) were chosen. TGEV, PRV, PRoV, and PPV were completely inactivated to undetectable levels during the $1,300^{\circ}C$ heat treatment. The mean log reduction factors achieved were $${\geq_-}4.65$$ for TGEV, $${\geq_-}5.81$$ for PRV, $${\geq_-}6.28$$ for PRoV, and $${\geq_-}5.21$$ for PPV. Gamma irradiation was also very effective at inactivating the viruses. TGEV, PRV, PRoV, and PPV were completely inactivated to undetectable levels during the gamma irradiation. The mean log reduction factors achieved were $${\geq_-}4.65$$ for TGEV, $${\geq_-}5.87$$ for PRV, $${\geq_-}6.05$$ for PRoV, and $${\geq_-}4.89$$ for PPV. The cumulative log reduction factors achieved using the two different virus inactivation processes were $${\geq_-}9.30$$ for TGEV, $${\geq_-}11.68$$ for PRV, $${\geq_-}12.33$$ for PRoV, and $${\geq_-}10.10$$ for PPV. These results indicate that the manufacturing process for porcine bone HA from porcine-bone material has sufficient virus-reducing capacity to achieve a high margin of virus safety.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구를 통해 돼지유래 이종골을 원재료로 사용한 바이러스 안전성이 보증된 치과용 골이식재 (THE Graft®) 제조공정을 개발하였다.

제안 방법

1,300°C 열처리 공정과 25 kGy 감마선 조사 공정의 바이러스 불활화 효과를 평가하기 위해 transmissible gastroenteritis virus (TGEV), pseudorabies virus (PRV), porcine rotavirus (PRoV), porcine parvovirus (PPV)를 모델 바이러스로 선정하였다.
For evaluation of the viral inactivation efficacy of the manufacturing process for porcine bone HA, four common porcine relevant viruses, TGEV, PRV, PRoV, and PPV were chosen as the experimental model viruses. Based on the International Organization for Standardization guideline (2007), the viral inactivation efficacy of 1,300°C heat treatment and gamma irradiation were evaluated.
In this study, we have developed a manufacturing process for a virally-safe dental graft material from porcine bone and evaluated the efficacy of viral inactivation procedures. For this study, the morphological characteristics of the porcine bone HA (THE Graft^®) were compared with those of a commercial bovine bone HA (Bio-Oss^®).
. Morphological characterization of the materials was carried out through scanning electron microscopy (SEM, LEO SUPRA55, Carl Zeiss) at 20 kV of electron acceleration and transmission electron microscopy (TEM, JEM-3010, JEOL) at 300 kV of electron acceleration. Pore size analysis was performed on SEM images taken at various magnifications.
The cytotoxicity tests were performed on those samples generated for virus titration in virus spiking experiments to control for any possible cytotoxic effects on the indicator cells that might interfere with the virus titration. The interference tests were performed to determine whether the starting materials for virus spiking studies exerted an inhibitory effect on the ability of the cell lines to permit the detection of the virus. The load titer assays were performed to determine precisely the point at which spiking level leads to a loss in the virus titer.

대상 데이터

For the propagation and titration of TGEV (ATCC VR-763), PRV (YS-400 strain), PRoV (KVCC-VR0000176), and PPV (ATCC VR-742), ST cells (ATCC CRL-1746), Vero cells (ATCC CCL-81), MA-104 cells (ATCC CRL-2378), and MPK cells (ATCC CCL-166) were used, respectively. All the viruses and cells were obtained from American Type Culture Collection.

성능/효과

1,300°C 열처리 공정에서 TGEV, PRV, PRoV, PPV 모두 검출한계 이하로 불활화되었으며, 바이러스 로그 감소 값은 각각 ≥4.65, ≥5.81, ≥6.28, ≥5.21이었다.
For this study, the morphological characteristics of the porcine bone HA (THE Graft®) were compared with those of a commercial bovine bone HA (Bio-Oss®).
THE Graft®의 형태학적 특성을 소유래 hydroxyapatite 성분의 골이식재인 Bio-Oss와 SEM과 TEM을 이용하여 비교한 결과 구조적 특성이 유사함을 확인하였다.
또한 감마선 조사 공정에서도 TGEV, PRV, PRoV, PPV 모두 검출한계 이하로 불활화되었으며, 바이러스 로그 감소 값은 각각 ≥4.65, ≥5.87, ≥6.05, ≥4.89이었다.
이상의 결과에 의하면, THE Graft® 제조공정은 바이러스 안전성 보증을 위한 충분한 바이러스 불활화 능력을 가지고 있는 것으로 판단된다.

참고문헌 (25)

Accorsi-Mendonca, T., Conz, M.B., Barros, T.C., de Sena, L.A., Soares, G.A., and Granjeiro, J.M. 2008. Physicochemical characterization of two deproteinized bovine xenografts. Braz. Oral Rres. 22, 5-10.

상세보기
Bae, J.E., Kim, C.K., Kim, S., Yanf, E.K., and Kim, I.S. 2012. Virus inactivation during the manufacture of a collagen type I from bovine hides. Korean J. Microbiol. 48, 314-318.

원문보기 상세보기
Bae, J.E., Kim, C.K., Kim, S., Yang, E.K., and Kim, I.S. 2010. Process development of a virally-safe acellular bovine amniotic membrane for biological dressing. Korean J. Microbiol. Biotechnol. 38, 420-427.
Bauer, T.W. and Muschler, G.F. 2000. Bone graft materials: an overview of the basic science. Clin. Orthop. Relat. Res. 371, 10-27.

상세보기
Concannon, M.J., Boschert, M.T., and Puckett, C.L. 1997. Bone induction using demineralized bone in the rabbit femur: A longterm study. Plast. Reconstr. Surg. 99, 1983-1988.

상세보기
Damien, C.J. and Parsons, J.R. 1991. Bone graft and bone graft substitutes: a review of current technology and applications. J. Appl. Biomater. 2, 187-208.

상세보기
Ducheyne, P.E. and Qiu, Q. 1999. Bioactive ceramics: the effect of surface reactivity on bone formation and bone cell function. Biomaterials 20, 2287-2303.

상세보기
Forest, P., Morfin, F., Bergeron, E., Dore, J., Bensa, S., Wittmann, C., Picot, S., Renaud, F.N., Freney, J., and Gagnieu, C. 2007. Validation of a viral and bacterial inactivation step during the extraction and purification process of porcine collagen. Biomed. Mater. Eng. 17, 199-208.

상세보기
Haas, R., Mailath, G., Dortbudak, O., and Watzek, G. 1998. Bovine hydroxyapatite for maxillary sinus augmentation: analysis of interfacial bond strength of dental implants using pull-out tests. Clin. Oral Implant Res. 9, 117-122.

상세보기
Hallman, M. and Thor, A. 2008. Bone substitutes and growth factors as an alternative/complement to autogenous bone for grafting in implant dentistry. Periodontology 2000 47, 172-192.

상세보기
Hodde, J. and Hiles, M. 2002. Virus safety of a porcine-derived medical device: evaluation of a viral inactivation method. Biotechnol. Bioeng. 79, 211-216.

상세보기
International Conference on Harmonisation. 1998. Guidance on viral safety evaluation of biotechnology products derived from cell lines of human or animal origin. Federal Resister 63, 51074-51084.
International Organization for Standardization. 2006. ISO 11137-2: 2006. Sterilization of health care products - radiation -- Part 2: Establishing the sterilization dose. Geneva, Switzerland.
International Organization for Standardization. 2007. Medical devices utilizing animal tissues and their derivatives-Part 3: Validation of the elimination and/or inactivation of viruses and transmissible spongiform encephalopathy (TSE) agent. Geneva, Switzerland.
Jensen, S.S., Bosshardt, D.D., and Buser, D. 2009. Bone grafts and bone substitute materials, pp. 1-96. In Buser, D. (ed.), 20 Years of Guided Bone Regeneration in Implant Dentistry: Quintessence Publishing, Chicago, USA.
Karber, J. 1931. Beitrag zur kollectiven Behandlung pharmakologische Reihenversuche. Arch. Exp. Path. Pharmak. 162, 480-483.

상세보기
Khan, S.N., Cammisa, F.P.Jr., Sandhu, H.S., Diwan, A.D., Giradi, F.P., and Lane, J.M. 2005. The biology of bone grafting. J. Am. Acad. Orthop. Surg. 13, 77-86.

상세보기
Kim, D.M., Kim, H.J., Kang, H.C., Kim, H.S., Kim, D.H., Kim, K.I., Yun, S.Y., Han, K.H., Kim, J.Y., and Lee, J.H. 2014a. A method for preparing a porcine bone graft with an excellent performance in cell adhesion and bone formation using nano hydroxyapatite surface modification technology, and a porcine bone graft prepared thereby, Kor. Patent. No. 10-2014-0052399: 1-30.
Kim, D.M., Kim, H.J., Kang, H.C., Kim, H.S., and Lee, J.H. 2014b. Method of funtionalize surface of bone graft with bone nano particle and bone graft having funtionalized surface by bone nano particle, Kor. Patent. No. 10-2014-0078335: 1-28.
Kim, Y., Rodriguez, A.E., and Nowzari, H. 2016. The risk of prion infection through bovine grafting materials. Clin. Implant Dent. Relat. Res. DOI 10.1111/cid.12391.

상세보기
Park, J.W., Ko, H.J., Jang, J.H., Kang, H., and Suh, J.Y. 2012. Increased new bone formation with a surface magnesiumincorporated deproteinized porcine bone substitute in rabbit calvarial defects. J. Biomed. Mater. Res. 100, 834-840.
Pinholt, E.M., Bang, G., and Haanaes, H.R. 1991. Alveolar ridge augmentation in rats by Bio-Oss. Scand. J. Dent. Res. 99, 154-161.

상세보기
Valimaki, V.V. and Aro, H.T. 2006. Molecular basis for action of bioactive glasses as bone graft substitute. Scand. J. Surg. 95, 95-102.

상세보기
Venkataraman, N., Bansal, S., Bansal, P., and Narayan, S. 2015. Dynamics of bone graft healing around implants. J. ICDRO 7, 40-47.
Yoo, K.H., Shim, K.M., Park, H.J., and Choi, S.H. 2010. Effect of porcine cancellous bones on regeneration in rats with calvarial defect. J. Life Sci. 20, 1207-1213.

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증