초록 ▼

ㅇ 연구의 목적 및 내용
생체적합성이 우수한 천연고분자 유도체를 탐색, 선정하고, 이에 금속 표면과 기존 기술에 비해 보다 강력하게 상호작용할 수 있는 작용기를 도입한다. 이를 위해 금속 표면과 결합할 수 있는 다양한 작용기들을 탐색, 선정하고 이러한 작용기와 티타늄 표면과의 상호작용 메커니즘을 규명한다. 더불어 약물을 견고하게 고정화 할 수 있는 성질을 함께 도입하여 단백질 약물이 고정화된 티타늄 표면을 개발하는데 그 목적이 있다.
1차년도에는 티타늄 표면과 상호작용하는 ligand에 대한 조사, 탐구가 진행되며 더불어

ㅇ 연구의 목적 및 내용
생체적합성이 우수한 천연고분자 유도체를 탐색, 선정하고, 이에 금속 표면과 기존 기술에 비해 보다 강력하게 상호작용할 수 있는 작용기를 도입한다. 이를 위해 금속 표면과 결합할 수 있는 다양한 작용기들을 탐색, 선정하고 이러한 작용기와 티타늄 표면과의 상호작용 메커니즘을 규명한다. 더불어 약물을 견고하게 고정화 할 수 있는 성질을 함께 도입하여 단백질 약물이 고정화된 티타늄 표면을 개발하는데 그 목적이 있다.
1차년도에는 티타늄 표면과 상호작용하는 ligand에 대한 조사, 탐구가 진행되며 더불어 티타늄 표면과 강력하게 상호작용 할 수 있는 천연고분자 유도체의 합성이 이뤄진다. 다음으로 NMR, UV-VIS Spectrophotometer등을 통해 그 구조를 예측, 분석하며 도입된 반응기와 티타늄 금속 표면과의 상호작용 메커니즘을 규명한다. 1차적으로 금속 표면과 상호작용하는 특성이 성공적으로 부여된 천연고분자 유도체가 단백질 약물 고정화가 가능토록 하기 위한 연구가 또한 진행된다. 2차년도에는 합성된 유도체가 티타늄 금속과 원활한 상호작용을 이루는지, 단백질 약물 고정화 능력의 정도를 정량적으로 평가하고자 한다. 이를 위해 XPS, SEM, water contact angle 등을 이용한 실험을 진행한다. 또한 세포 부착 능력을 확인하기 위해 물질의 세포 독성 시험, 세포 성장률 평가, 세포 부착 시험을 수행한다. 다음으로 단백질 고정화 능력을 평가하기 위해 micropatterning을 진행하고 유도체의 농도 및 광조사 시간에 따른 curing ratio의 양상을 측정한다. 또한 Bradford assay, ELISA kit, cell proliferation을 통해 방출되는 약물 거동을 평가한다. 3차년도에는 금속 임플란트의 응용 가능성을 평가하기 위해 BMP-2 releasing assay, ALP assay, Calcium detection 및 Alizarin Red S staining이 진행된다. 최종적으로 동물을 이용한 임상실험을 수행하고 그 결과를 물리적, 조직학적으로 비교 분석함으로써 의료용 소재로의 적용 가능성을 평가한다.

ㅇ 연구결과
생체적합성을 가지고 있는 천연고분자에 임플란트의 기본 재료로 사용되는 티타늄 표면과의 상호작용하는 작용기를 도입하여 천연고분자 유도체를 제조하였다. 또한, 임플란트 시술시 골융합 기간이 오래 걸리는 단점을 보완하고자 광반응성 작용기를 도입하여 단백질 약물(BMP-2)의 고정화능력을 부여하였다. 제조된 천연고분자 유도체는 구조 분석을 통하여 확인하였고, 티타늄 포면개질로 인하여 더욱 친수성이 증가되어 세포부착 능력이 향상되었고, 이에 따라 세포 성장률도 증가했음을 확인하였다. 또한, 단백질 약물의 고정 및 지속적인 방출을 확인하였으며, 지속적인 성장인자의 방출을 통해 세포 성장률 또한 증가하였음을 확인하였다. 이러한 성과로 여러 학술논문 대회에 발표하였으며, SCI논문 9편, 비SCI논문 2편을 게재하였다.

ㅇ 연구결과의 활용계획
현 신청 과제의 연구 결과를 바탕으로 기존의 티타늄 표면 개질에 관한 연구들이 가지는 문제점(치료 부위에 적용 시 물리적으로 박리되는 현상, 그로 인해 저하된 약효 및 염증 유발 등의 문제)을 극복하고 그 수준을 한 단계 더 향상시키는 역할을 할 것이라 기대된다. 또한 기존 연구 및 시술의 문제점을 극복하고 공정의 간소화를 통해 단가를 낮춤으로 국내, 외 의료기기 산업에 도움이 되리라 판단된다. 또한 본 결과를 바탕으로 해당 분야의 연구 수준을 세계적으로 끌어 올리는데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.


(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

ㅇ Purpose & contents
The purpose is development of titanium surface with immobilized protein drugs by preparation of natural polymer derivative which could interact strongly with titanium surface and immobilize drug sturdily. For this study, we will seek, choose a various functional groups which

ㅇ Purpose & contents
The purpose is development of titanium surface with immobilized protein drugs by preparation of natural polymer derivative which could interact strongly with titanium surface and immobilize drug sturdily. For this study, we will seek, choose a various functional groups which can combine strongly to metal surface and investigate a mechanism between the functional groups and titanium surface.
In the first year, the investigation and investigation of the ligand interacting with the titanium surface is proceeded and the synthesis of the natural polymer derivative capable of strongly interacting with the titanium surface is accomplished. Next, the structure is predicted and analyzed through NMR and UV-VIS spectrophotometer, and the interaction mechanism between the introduced reactor and the titanium metal surface is identified. Studies are also proceeding to enable the immobilization of protein drugs in natural polymer derivatives, which have been successfully imparted with properties primarily interacting with metal surfaces. In the second year, quantitative evaluation of the ability of the synthesized derivatives to interact smoothly with titanium metal and the degree of protein drug immobilization ability is aimed. Experiments using XPS, SEM, and water contact angle are performed for this purpose. In order to confirm the cell adhesion ability, the cell cytotoxicity test, the cell growth rate evaluation, and the cell adhesion test are performed. Next, micropatterning was carried out to evaluate the protein immobilization ability and the curing ratio was measured according to the concentration of the derivative and the irradiation time. In addition, Bradford assay, ELISA kit, and cell proliferation are used to evaluate drug release. In the third year, BMP-2 releasing assay, ALP assay, Calcium detection and Alizarin Red S staining were performed to evaluate the applicability of metal implants. Finally, to assess their applicability as medical materials.

ㅇ Result
Natural polymer derivatives with excellent biocompatibility have been prepared by introducing functional groups which interact with titanium surface, which is the basic material of implants. In addition, a photoreactive functional group was introduced to enhance the immobilization ability of the protein drug (BMP-2) in order to compensate for the disadvantage that the osteointegration takes a long time in the implant treatment. The structure of the natural polymer derivative was confirmed by structural analysis and the hydrophilic property was increased due to the titanium surface modification. Thus, the cell adhesion ability was improved and the cell growth rate was also increased. In addition, the fixed and sustained release of the protein drug was confirmed, and the cell growth rate was also increased through the release of the sustained growth factor. These achievements were presented in several academic papers, and 9 SCI papers and 2 non-SCI papers were published.

ㅇ Expected Contribution
We considered that results of this research could overcome some problems about existing modification of titanium surface. There were problems such as inhibition of drug effects and occurrence of inflammations due to physical separation phenomenon of coated materials in treatment site. Also, the results would lower the unit cost through simplification of production progress in domestic and foreign medical industry. Then we expected that this research improved recent reforming level.


(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 29
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 31
• 8. 참고문헌 ... 31
• 9. 연구성과 ... 32
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 32
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 32
• 12. 기타사항 ... 32
• 별첨1. 대 표 연 구 실 적 ... 33
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 49
• 끝페이지 ... 60