[논문]골유도재생술용 차폐막 적용을 위한 polyvinylidene fluoride와 polyacrylonitrile 나노섬유의 평가

임윤경; 국중기; 유상준; 이원표; 이경현; 김희중; 이승훈; 김찬

doi:10.12772/tse.2019.56.125

골유도재생술용 차폐막 적용을 위한 polyvinylidene fluoride와 polyacrylonitrile 나노섬유의 평가
Evaluation of Polyvinylidene Fluoride and Polyacrylonitrile Nanofibers for Barrier Membrane Application in Guided Bone Regeneration

한국섬유공학회지 = Textile science and engineering, v.56 no.3, 2019년, pp.125 - 134

임윤경 (조선대학교 치과대학 구강생화학교실) , 국중기 (조선대학교 치과대학 구강생화학교실) , 유상준 (조선대학교 치과대학 치주과학교실) , 이원표 (조선대학교 치과대학 치주과학교실) , 이경현 (조선대학교 치과대학 치주과학교실) , 김희중 (조선대학교 치과대학 보철학교실) , 이승훈 (숭실대학교 유기신소재파이버공학과) , 김찬 ((주)아모그린텍 신소재 연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, various nanofiber membranes for guided bone regeneration using electrospinning methods have been reported. The purpose of this study was to evaluate the in vitro osteogenesis efficiency of electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyacrylonitrile (PAN) membranes. Nano sized topography, mechanical properties, and biological evaluations were performed to compare the PVDF and PAN nanofiber membranes with the commercially available polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane. The cytotoxicities of these membranes were evaluated using the MTT assay. Alkaline phosphatase (ALP) activity and the calcium concentration were determined to evaluate the in vitro bone formation activities of the above-mentioned membranes. Expression levels of the osteoblast differentiation marker genes (RUNX2, OSX, OCN, and COL1A1 genes) were determined using the real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and enzyme-linked immunosorbent (ELISA) assay. Approximately 300 nm three-dimensional porous structures, with pores connected/extending from the surface to the rear/bottom were observed in each PVDF and PAN nanofiber membrane using a scanning electron microscope. The strength and elongation of the porous structures were superior to those seen in the PTFE membrane. The cell viability, ALP activity, and calcium concentration were higher in these nanofiber membranes as compared to those in the PTFE membrane. RT-qPCR and ELISA assay analysis also showed that the nanofiber membranes had better osteogenesis efficiencies as compared to the PTFE membrane after 7 days. The results in this study demonstrate that the electrospun PVDF and PAN nanofiber membranes could potentially function as barrier membranes for bone tissue regeneration.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. FE-SEM micrographs of the (a) cytoplast, (b) PVDF, and (c) PAN nanofibers.
그림 Figure 2. Relationships corresponding to the (a) S-S curve, (b) tensile strength, and (c) elongation of the samples.
표 Table 1. Surface properties of the samples used in this study
그림 Figure 3. MTT assay for MG-63 cell proliferation on the cytoplast, PVDF, and PAN nanofibers. The bar represents mean±standard deviation (**p<0.005), OD: optic density.
그림 Figure 4. FE-SEM micrographs of the MG-63 cells grown on the (a) cytoplast, (b) PVDF, and (c) PAN nanofibers over different time periods/intervals.
그림 Figure 5. Intracellular ALP activity of the MG-63 cells cultured on the cytoplast, PVDF, and PAN nanofibers (n=5).
그림 Figure 6. Calcium concentration as a function of the culture time for the MG-63 cells incubated on the cytoplast, PVDF, and PAN nanofibers (n=5).
그림 Figure 7. Gene expression profiles of the (a) RUNX2, (b) OSX, (c) OCN, and (d) COL1A1 analyzed using RT-qPCR on days 1, 4, and 7 (p**<0.01, ***<0.001).
그림 Figure 8. Gene expression profiles of the (a) RUNX2, (b) OSX, (c) OCN, and (d) COL1A1 analyzed using ELISA on days 1, 4, and 7 (p**<0.01, ***<0.001).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 대표적인 소수성 소재인 PVDF(polyvinylidenefluoride)와 친수성 소재인 PAN(polyacrylonitrile)을 전기 방사법으로 3차원 다공성 멤브레인을 제조하여 비흡수성 차폐막의 기준이 된 불소계 PTFE 멤브레인과의 비교를 통해 기초 자료로 활용하고자 한다. 또한, 나노섬유가 갖는 물리적 특성인 ECM 유사구조와 높은 비표면적 특성, 친수 및소수성 표면특성이 골유도 재생술용 차폐막으로 적용 시 어떠한 영향을 미치는지를 생물학적 특성과 유전자 및 단백질 레벨에서 분석한 결과를 발표하고자 한다.
본 연구에서는 대표적인 소수성 소재인 PVDF(polyvinylidenefluoride)와 친수성 소재인 PAN(polyacrylonitrile)을 전기 방사법으로 3차원 다공성 멤브레인을 제조하여 비흡수성 차폐막의 기준이 된 불소계 PTFE 멤브레인과의 비교를 통해 기초 자료로 활용하고자 한다. 또한, 나노섬유가 갖는 물리적 특성인 ECM 유사구조와 높은 비표면적 특성, 친수 및소수성 표면특성이 골유도 재생술용 차폐막으로 적용 시 어떠한 영향을 미치는지를 생물학적 특성과 유전자 및 단백질 레벨에서 분석한 결과를 발표하고자 한다.
본 연구에서는 전기방사된 평균 직경 300 nm 내외의 대표적인 소수성 PVDF와 친수성 PAN 나노섬유 멤브레인을 제조하여 비흡수성 차폐막으로 가장 많이 이용되고 있는 PTFE계 cytoplast와 비교하여 골유도재생술용 차폐막으로써의 가능성을 평가하였다.

제안 방법

COL1A1, OCN, OSX, RUNX2 유전자 발현분석은 housekeeping gene인 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase으로 각각 보정하여 2-ΔΔCt 값을 계산하여 시행하였다.
ELISA 분석은 human runx2 ELISA kit (Biomatik), humanosterix ELISA kit (Biomatik), human type I collagen ELISAkit (Biomatik) 및 human osteocalcin ELISA kit (Biomatik)등을 사용해 동봉된 프로토콜대로 시행하여 측정하였다. 각 반응은 3회 반복실시하였으며, 모든 실험 결과는 각각의 대조군에 대한 백분율로 계산하였다.
MG-63 세포를 골유도재생술용 멤브레인을 넣은 96-wellplate에 파종하여 100% confluence 했을 때 50 µg/ml ascorbicacid와 10 mM β-glycerophosphate를 첨가한 성장 배지로 2일마다 교체하여 1, 4, 7, 및 14일 동안 배양한 후에 celllysate를 추출하고 ALP 활성을 측정하였다.
Total mRNA는 Ambion의 RNAqueous® Kit을 이용해 추출한 후 1% Agarosegel에 전기영동하여 밴드(band)를 확인하고 spectrophotometry로 정량하였다. PCR은 ExicyclerTM 96 Real-time Quantitative Thermal Block(Bioneer Co. 대한민국)을 사용하여 95 ^oC에서 3분 denaturation 후, 95 ^oC에서 15초 denaturation, 60 ^oC에서 15초 annealing, 72 ^oC에서 15초 elongation을 40 cycles 반복 시행하였다. COL1A1, OCN, OSX, RUNX2 유전자 발현분석은 housekeeping gene인 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase으로 각각 보정하여 2-ΔΔCt 값을 계산하여 시행하였다.
효소 활성은 µmole pnitrophenol/min/µg protein으로 계산하여 나타내었다. 각 반응은 3회 반복실시하였다.
골유도재생술용 멤브레인에서 분화된 MG-63 세포에 의한 collagen type I alpha 1 chain(COL1A1), osteocalcin(OCN), osterix(OSX), runt related transcription factor 2(RUNX2) 유전자 발현분석을 위해 상기의 배양법으로 1, 4, 7일 동안 배양한 후 total mRNA를 추출하였다. Total mRNA는 Ambion의 RNAqueous® Kit을 이용해 추출한 후 1% Agarosegel에 전기영동하여 밴드(band)를 확인하고 spectrophotometry로 정량하였다.
골유도재생술용 멤브레인에서 분화된 MG-63 세포에 의한 미네랄 형성 분석을 위해 칼슘농도를 측정하였다. 상기의 배양법으로 2, 4주 배양 후 PBS 용액으로 3회 세척하고 0.
나노섬유 시험군에 MG-63 세포를 파종하여 세포의 부착 및 증식에 대한 세포독성효과를 MTT 분석을 통해 확인하였으며, 골 분화 초기에 나타나는 ALP 활성도, 칼슘농도 등을 측정하였다. 그 결과, 세포의 부착, 증식 및 확산 및 골세포로의 분화는 친수성이 큰 PAN 시험군이 가장 우수하였으며, 상대적으로 소수성 특성이 낮은 PVDF가 대조군보다 우수한 특성을 나타냈다.
나노섬유 지지체에 파종한 골수 유래 줄기세포의 생존율을 분석하기 위하여 MTT(3-[4,5-dimethyl-thiazol-2-yl]-2,5-diphenyltetrazoliumbromide, 3-[4,5-디메틸치아졸-2-일]-2,5-디페닐테트라졸리움 브로마이드) 분석을 각각 1, 4, 7일째 시행하였다. MTT(Sigma, 미국) 용액(50 mg/ml) 100 µl을 넣어준 후, 4시간 동안 37 ^oC 인큐베이터에서 배양하였다.
방사실의 온도와 습도는 각각 30−32 oC와 50%를 유지해주었으며, 인가전압은 30−40 kV로 조절하면서 폭 1M로 전기방사를 하여 PVDF와 PAN 나노섬유를 얻었다.
골유도재생술용 멤브레인에서 분화된 MG-63 세포에 의한 미네랄 형성 분석을 위해 칼슘농도를 측정하였다. 상기의 배양법으로 2, 4주 배양 후 PBS 용액으로 3회 세척하고 0.6 N HCl을 넣어 세포를 용해시키고 원심 분리한 상층액을 가지고 Quantichrom Calcium Assay Kit(Bioassay Systems,Hayward, CA, 미국)를 이용하여 동봉된 프로토콜에 따라시행하였다. 각 반응은 3회 반복실시하였다.
제조된 나노섬유는 150 oC,100 g/cm3의 압력 조건으로 캘린더링 하여 평균 두께 50 µm가 되도록 하였다.
제조된 방사용액은 정량 펌프를 사용하여 노즐이 장착된 전기방사 팩에 분당 50−150 µl/hole로 공급하였으며, 고전압 발생 장치로는 모델명 AU-100R6(Matsusada, 일본)을 이용하여 콜렉터(collector)에 (-) 전극을 접지하여 방사하였다.

대상 데이터

Dulbecco's Modified Eagles Medium(DMEM, WELGENE)에 10% Fetal Bovine Serum (FBS, Lonza, 미국)에 1% Penicillin-Streptomycin solution이 혼합된 세포배양액을 이용하여 37 oC, 5% CO2, 100% 습도가 유지되는 세포 배양기에서 배양하였다.
대조군으로 사용된 cytoplast의 경우 4불화 수지를 사용하여 제조된 것으로 강한 소수성 특징과 함께 두께가 230 µm로 PVDF 및 PAN 나노섬유 대비 각각 약 2배 및4.5배 정도 두껍게 제조되었다.
방사용 고분자로는 PVDF(polyvinylidine fluoride, Kynar761, homo, Mw : 550,000, Arkema)와 PAN(polyacrylonitrile, Mw : 400,000, Mitsui chemical)을 선택하였으며, 용매로는 DMAc(dimethylacetamide)와 acetone을 사용하였다. 그 이외에 사용되는 시약은 HPLC 급을 구매하여 사용하였다.
본 연구에서 사용한 사람 골육암세포(human osteosarcoma, human osteoblast-like cells, MG-63)는 한국세포주은행에서 구입하여 사용하였다. Dulbecco's Modified Eagles Medium(DMEM, WELGENE)에 10% Fetal Bovine Serum (FBS, Lonza, 미국)에 1% Penicillin-Streptomycin solution이 혼합된 세포배양액을 이용하여 37^oC, 5% CO2, 100% 습도가 유지되는 세포 배양기에서 배양하였다.

데이터처리

ELISA 분석은 human runx2 ELISA kit (Biomatik), humanosterix ELISA kit (Biomatik), human type I collagen ELISAkit (Biomatik) 및 human osteocalcin ELISA kit (Biomatik)등을 사용해 동봉된 프로토콜대로 시행하여 측정하였다. 각 반응은 3회 반복실시하였으며, 모든 실험 결과는 각각의 대조군에 대한 백분율로 계산하였다.
나노섬유의 표면 모폴러지 분석은 FE-SEM(Hitachi, S4200, 일본)을 사용하여 분석하였으며, 제조된 섬유의 평균직경은 이미지분석 프로그램(Nanofiber vision, Aomgreentech)으로 측정하여 평균 섬유의 직경을 구하였다. 나노섬유의 인장강도는 만능인장강도시험기(Instron 5582,미국)를 사용하여 ASTM D-6385 법에 따라 100 N의 loadcell을 장착한 뒤 평가하였으며, 기공도(porosity)는 다음 식(1)로 구하였다.

이론/모형

2 N NaOH를 동량 혼합한 후 ELISA 리더기에옮 기고 405 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 데이터를 표준화하기 위한 단백질의 농도 측정은 BCA Protein Assaykit(Pierce, 미국)를 이용하였다. 효소 활성은 µmole pnitrophenol/min/µg protein으로 계산하여 나타내었다.
나노섬유의 표면 모폴러지 분석은 FE-SEM(Hitachi, S4200, 일본)을 사용하여 분석하였으며, 제조된 섬유의 평균직경은 이미지분석 프로그램(Nanofiber vision, Aomgreentech)으로 측정하여 평균 섬유의 직경을 구하였다. 나노섬유의 인장강도는 만능인장강도시험기(Instron 5582,미국)를 사용하여 ASTM D-6385 법에 따라 100 N의 loadcell을 장착한 뒤 평가하였으며, 기공도(porosity)는 다음 식(1)로 구하였다.

성능/효과

PAN 나노섬유실험군은 1, 4, 7일에서, PVDF 실험군은 7일 차에서 세포증식율이 대조군 대비 유의적(P<0.005)으로 증가하는 결과를 보였다.
칼슘농도의 양은 2주 및 4주 모두 대조군<PVDF<PAN 순으로 나타났다. PVDF 및 PAN 나노섬유 실험군이 대조군인 cytoplast 실험군보다 높은 칼슘농도를 보였다. 이러한 결과는 나노섬유 실험군이 대조군인 상용화된 멤브레인에 비해 골 형성능이 높음을 의미하며, 친수화도가 높은 실험군일수록 칼슘농도가 높게 나타났다.
배양 1일 차 발현량은 PAN<PVDF<대조군 순으로 나타났으며, 배양 4일 차에서 PVDF 시험군이 가장 큰 값을 보이다가 배양 7일 차에서는 배양 1일 차와 비슷한 양상을 보였다. PVDF가 PAN 시험군 대비 높은 OCN 발현량을 나타냈으며, PAN 시험군은 4일 및 7일 차의 결과가 비슷하게 나타났다. 골모세포로의 분화과정에 관여하는 인자들의 상호작용에 대해서는 보다 구체적이면서 장기 실험을 통해 확인이 필요할 것으로 생각한다.
Figure 4에는 나노섬유 상에서의 MG-63 조골세포의 성장 거동, 모폴로지 및 세포와 지지체 사이의 상호작용을 관찰한 FE-SEM 결과를 나타냈다. PVDF와 PAN 나노섬유에서 MG-63 세포의 부착과 확산이 잘되고 있는 것을 확인할 수 있으며, 배양 시간이 증가함에 따라 세포가 전체적으로 성장하는 것이 관찰되었다. 배양 4일 후부터 조골세포가 나노섬유 전체로 확산, 성장하였으며, 배양 7일 차 PAN 나노섬유에는 조골세포 도메인이 전체적으로 뚜렷하게 관찰되었다.
RT-qPCR과 ELISA 분석을 통해 RUNX2, OSX, OCN과COL1A1 등의 유전자 발현량을 각각 mRNA와 단백질 수준에서 분석, 정량화한 결과 친수성 소재인 PAN 나노섬유에서 MG-63 세포의 부착, 증식 및 골 분화가 가장 우수하였으며, 그 뒤를 PVDF 나노섬유가 좋은 결과를 나타내 대조군보다 우수한 특성을 보였다. 이상의 결과를 종합해 보면 인체의 ECM 구조와 유사한 전기방사된 PVDF와 PAN 나노섬유가 골 재생을 위한 조직공학적 재료로써 골 이식술 및 골유도재생술에 유용하게 응용이 가능할 것으로 기대된다.
9배 증가한 발현도를 확인하였다. RUNX2와 OSX 유전자의 발현 양상이 반대로 나왔지만, 골 조직의 주요한 기질인 COL1A1 유전자 발현이 7일째부터 증가한 것과 2주째 대조군보다 나노섬유 시험군에서 칼슘량이 증가한 Figure 6의 결과를 종합하면, PVDF 및 PAN 나노섬유에서 MG-63 골수 유래 줄기세포의 골모세포로의 분화가 안정적으로 진행된 것으로 생각한다. 이러한 Figure 7의 결과로 보면, 본 연구에 사용된 모든 시험군에서 골수세포에서 골모세포로의 분화가 안정적으로 진행되는 것으로 보인다.
나노섬유 시험군에 MG-63 세포를 파종하여 세포의 부착 및 증식에 대한 세포독성효과를 MTT 분석을 통해 확인하였으며, 골 분화 초기에 나타나는 ALP 활성도, 칼슘농도 등을 측정하였다. 그 결과, 세포의 부착, 증식 및 확산 및 골세포로의 분화는 친수성이 큰 PAN 시험군이 가장 우수하였으며, 상대적으로 소수성 특성이 낮은 PVDF가 대조군보다 우수한 특성을 나타냈다.
PVDF 및 PAN 나노섬유의 세포독성을 평가하기 위해 인간 유래 조골세포인 MG-63을 이용하여 나노섬유 상에서의 세포 부착 및 증식 거동을 MTT assay 방법으로 조사하여 그 결과를 Figure 3에 나타냈다. 그림에서 볼 수 있는 것처럼 모든 실험군에서 시간에 따라 세포가 성장하고 있음을 확인했으며, 대조군인 cytoplast에 비해 PVDF와 PAN 나노섬유에서 세포 생존율이 높게 나타났다. PAN 나노섬유실험군은 1, 4, 7일에서, PVDF 실험군은 7일 차에서 세포증식율이 대조군 대비 유의적(P<0.
나노섬유의 물리적 특성을 상용 멤브레인과 비교한 결과, PVDF와 PAN 시험군은 섬유상 구조가 3차원으로 무질서하게 적층되어 염 추출법으로 제조된 대조군 대비 강도와 신도 등 물성이 우수했으며, 표면에서 이면까지 기공이 연결된 3차원 열린 구조를 형성하고 있음을 알 수 있었다.
Figure 2에는 cytoplast, PVDF와 PAN 나노섬유의 인장강도와 탄성률의 관계를 나타냈다. 대조군 대비 두께가 2배및 4.5배 정도 얇은 나노섬유 시험군이 인장강도는 대조군 대비 PVDF 에서는 약 4배, PAN에서는 약 2배 정도 높게 나타났다. 탄성률은 대조군이 나노섬유 시험군 보다 약간 큰 값을 나타냈다.
파종 1일째 ALP 활성도는 PAN, cytoplast, PVDF 실험군 순으로 나타났으며 파종 7일째까지 비슷한 경향을 보였다. 대조군인 cytoplast 실험군과 PVDF 실험군은 파종 14일째까지 ALP 활성이 증가하는 동일한 경향을 보였으며, PVDF 실험군의 활성이 가장 낮은 값을 나타냈다. 파종 7일째까지는 PAN 실험군의 활성이 가장 높았으며, 14일째에는 대조군인 cytoplast 실험군이 PAN 실험군대비 약 40% 정도 높은 ALP 활성을 나타냈다.
OSX 발현량은 PAN<PVDF<대조군 순으로 나타났다. 대조군인 cytoplast를 기준으로 하여 정량화한 결과로 나노섬유 실험군은 배양일이 증가할수록 일정하게 감소하는 경향을 보였다. OSX는 뼈의 발생과 조골세포 분화에 중요한 전사인자이고 preosteoblast가 기능적인 성숙한 조골세포로 분화하는 데 중요한 역할을 한다고 알려졌다[19].
일반적으로 세포 부착은 친수성과 표면 거칠기가 적당한 소재일수록 우수한 것으로 알려져 있다[14]. 따라서 PAN과 PVDF 나노섬유는 Figure 1의 주사전자현미경 사진에서와 같이 염 추출법으로 제조된 cytoplast(d-PTFE) 대비 섬유상 구조가 적층된 3차원 구조체로서 표면 거칠기가 상대적으로 크며 친수성 소재인 PAN 나노섬유, 대조군 소재인 PTFE 대비 소수성기가 낮은 PVDF 나노섬유에서 세포의 부착과 증식에 긍정적인 영향을 미침을 알 수 있었다.
5배 정도 얇지만, 섬유상 구조체가 3차원으로 적층되어 높은 인장강도를 나타낸 것으로 생각된다. 따라서 대조군 대비 상대적으로 얇은 구조이면서 높은 기공률과 우수한 물리적성질은 골유도재생술용 차폐막으로서 우수한 성질을 발휘할 것으로 예측된다.
배양 1일 차 발현량은 PAN<대조군<PVDF 순으로 나타났으며, 배양 4일 차에서는 대조군<PVDF<PAN 시험군, 배양 7일 차에서는 대조군<PAN<PVDF 순으로 나타났다. 배양 1일 차와 7일 차의 시험군의 발현량을 비교하면, PVDF에서는 2.8배, PAN에서는 3.9배 증가한 발현도를 확인하였다. RUNX2와 OSX 유전자의 발현 양상이 반대로 나왔지만, 골 조직의 주요한 기질인 COL1A1 유전자 발현이 7일째부터 증가한 것과 2주째 대조군보다 나노섬유 시험군에서 칼슘량이 증가한 Figure 6의 결과를 종합하면, PVDF 및 PAN 나노섬유에서 MG-63 골수 유래 줄기세포의 골모세포로의 분화가 안정적으로 진행된 것으로 생각한다.
PVDF와 PAN 나노섬유에서 MG-63 세포의 부착과 확산이 잘되고 있는 것을 확인할 수 있으며, 배양 시간이 증가함에 따라 세포가 전체적으로 성장하는 것이 관찰되었다. 배양 4일 후부터 조골세포가 나노섬유 전체로 확산, 성장하였으며, 배양 7일 차 PAN 나노섬유에는 조골세포 도메인이 전체적으로 뚜렷하게 관찰되었다. 대조군인 cytoplast에서의 조골세포의 부착, 성장 등은 나노섬유 대비 상대적으로 관찰이 어려웠다.
나노섬유의 기공구조는 세포의 부착, 이동 분화 및 증식 거동 등 조직공학용 스캐폴드(scaffold)로 응용 시 중요한 변수 중의 하나이다. 본 연구에 사용된 시료의 기공률을 식(1)에 의해 계산한 결과 PVDF, PAN, cytoplast 각각 평균 65, 78, 28%의 값으로 섬유상 구조가 상대적으로 높은 기공률을 나타낸 것을 알 수 있었다. 일반적으로 나노섬유의 기공률은 대략 60−70% 정도로 보고되고 있으며[13], PAN대비 PVDF의 밀도가 높음에도 불구하고 기공률이 PAN 시료에서 높게 나타난 것은 PAN의 두께가 PVDF 대비 2배 정도 낮은 것에 기인한 것으로 판단된다.
PVDF 및 PAN 나노섬유 실험군이 대조군인 cytoplast 실험군보다 높은 칼슘농도를 보였다. 이러한 결과는 나노섬유 실험군이 대조군인 상용화된 멤브레인에 비해 골 형성능이 높음을 의미하며, 친수화도가 높은 실험군일수록 칼슘농도가 높게 나타났다.
005)으로 증가하는 결과를 보였다. 특히, 친수성 소재인 PAN 나노섬유에서 세포부착 및 증식이 가장 우수하였으며, 그 뒤를 PVDF 실험군이 우수한 값을 보였다. 일반적으로 세포 부착은 친수성과 표면 거칠기가 적당한 소재일수록 우수한 것으로 알려져 있다[14].
Figure 5에는 14일간 ALP 활성도를 측정하여 분석한 결과를 나타냈다. 파종 1일째 ALP 활성도는 PAN, cytoplast, PVDF 실험군 순으로 나타났으며 파종 7일째까지 비슷한 경향을 보였다. 대조군인 cytoplast 실험군과 PVDF 실험군은 파종 14일째까지 ALP 활성이 증가하는 동일한 경향을 보였으며, PVDF 실험군의 활성이 가장 낮은 값을 나타냈다.
대조군인 cytoplast 실험군과 PVDF 실험군은 파종 14일째까지 ALP 활성이 증가하는 동일한 경향을 보였으며, PVDF 실험군의 활성이 가장 낮은 값을 나타냈다. 파종 7일째까지는 PAN 실험군의 활성이 가장 높았으며, 14일째에는 대조군인 cytoplast 실험군이 PAN 실험군대비 약 40% 정도 높은 ALP 활성을 나타냈다. PAN 실험군은 약간의 변화는 있었으나 파종 초기부터 14일째까지 뚜렷한 변화가 없이 거의 일정한 값을 나타냈다.

후속연구

PVDF가 PAN 시험군 대비 높은 OCN 발현량을 나타냈으며, PAN 시험군은 4일 및 7일 차의 결과가 비슷하게 나타났다. 골모세포로의 분화과정에 관여하는 인자들의 상호작용에 대해서는 보다 구체적이면서 장기 실험을 통해 확인이 필요할 것으로 생각한다.
RT-qPCR과 ELISA 분석을 통해 RUNX2, OSX, OCN과COL1A1 등의 유전자 발현량을 각각 mRNA와 단백질 수준에서 분석, 정량화한 결과 친수성 소재인 PAN 나노섬유에서 MG-63 세포의 부착, 증식 및 골 분화가 가장 우수하였으며, 그 뒤를 PVDF 나노섬유가 좋은 결과를 나타내 대조군보다 우수한 특성을 보였다. 이상의 결과를 종합해 보면 인체의 ECM 구조와 유사한 전기방사된 PVDF와 PAN 나노섬유가 골 재생을 위한 조직공학적 재료로써 골 이식술 및 골유도재생술에 유용하게 응용이 가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	골유도재생술이란 무엇인가?	최근 주목받고 있는 임플란트 시술은 치조골 소실이 심한 부위가 존재할 경우 자가골, 동종골, 이종골 또는 합성골 등을 이식하여 골조직을 재생하는 골이식술과 골유도재생술 등의 임상적 처치로 진행하게 된다. 골유도재생술은 차폐막을 사용하여 골 재생에 작용하는 4가지 세포 중 골결손 부위로 인접 상피세포 및 결체조직세포의 이동을 막아 치주인대 세포와 치조골 세포로 골조직의 재생이 이루어지는 개념이다[3,4]. 1980년대 셀룰로스계 필터 차폐막을 이용하여 치주조직 재생 임상증례가 보고된 후 PTFE계 Teflon® 등을 사용한 사람의 임상연구를 통해 조직유도재생술(guided tissue regeneration, GTR)이 확립되었으며, 골유도재생술 개념으로 폭넓게 사용되고 있다[5,6].
	연신법, 염 추출법으로 제조되는 멤브레인은 어떠한 단점이 있는가?	현재, 차폐막에 응용되는 대표적인 멤브레인은 연신법, 염 추출법과 전기방사 방법 등으로 제조할 수 있다. 연신법이나 염 추출법은 필름상에 기공(pore) 구조를 부여하는 기법으로 기공의 형태나 크기가 제각각이며, 표면에서 이면까지 연결된 세공구조를 갖기 힘든 닫힌 세공 구조(closedpore structure)이며, 기계적 물성이 떨어지는 단점이 있다[9]. 반면 전기방사에 의한 나노섬유 멤브레인은 직경 1 µm 미만의 섬유상 구조체가 방사와 동시에 3차원으로 적층되면서 이루어지는 다공성 시트상 구조체로 의류용, 전기전자분야, 의료용에 이르기까지 기초소재로서 광범위한 분야에 적용이 진행되고 있다.
	이상적인 차폐막의 조건은 무엇인가?	이러한 차폐막은 상피세포의 하방 증식을 차단하고, 선택적인 세포증식을 위해 조직 내에서 노출되지 않으면 서염증 반응 없이 세포 재생이 이루어져야 한다. 이상적인 차폐막으로는 생체 적합성과 충분한 기계적 강도를 갖는 공간 유지능, 세포 폐쇄성, 혈액을 통한 영양분이나 생체가스의 이동을 원활하게 할 수 있는 투과성 구조체, 조작 용이성, 생분해성 및 저가격 등의 조건을 갖추어야 한다. 현재 상용화되어 있는 차폐막은 생분해성이 가능한 흡수성 소재와 신생 조직 재생 후 제거하는 비흡수성 소재로 구분된다.

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저자의 다른 논문 :

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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].

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