초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제는 현재 개에서 전방십자인대 단열 시 자가, 동종 인대를 이용한 관절 내 재건술의 높은 이식실패율을 개선하기 위해, 줄기세포를 함유한 생체적합성 scaffold와 동종 인대를 결합한 이식물을 개발하고, 그 효용성 및 적합성을 생체 내·외 실험을 통해 증명하여 임상적 적용 확대를 최종 목표로 수행하였다. 본 연구 과제를 아래와 같은 추진전략으로 연구를 진행하여 연구 성과를 얻었음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도 : 전방십자인대를 대체할 생체적합성 이식물 개발 및 성능 검증
1)

□ 연구개요
본 연구과제는 현재 개에서 전방십자인대 단열 시 자가, 동종 인대를 이용한 관절 내 재건술의 높은 이식실패율을 개선하기 위해, 줄기세포를 함유한 생체적합성 scaffold와 동종 인대를 결합한 이식물을 개발하고, 그 효용성 및 적합성을 생체 내·외 실험을 통해 증명하여 임상적 적용 확대를 최종 목표로 수행하였다. 본 연구 과제를 아래와 같은 추진전략으로 연구를 진행하여 연구 성과를 얻었음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도 : 전방십자인대를 대체할 생체적합성 이식물 개발 및 성능 검증
1) Scaffold CAD 파일 형성 및 프린팅
- 개의 전방십자인대 맞춤형 Scaffold의 제작 및 분석에 성공함. 의료용 3차원 프린팅을 이용한 Scaffold 제작 가능 구조인 반원형 모델을 확립.
2) In vitro 실험을 통한 세포 부착도 및 혈관화 평가
- Scaffold에 GelMA를 도포하여 Mouse osteoblast (7F2)의 세포부착능 및 세포생존능을 Crystal violet, DAPI, Hematoxylin 염색을 통해 평가. GelMA에서 cell 세포의 생존 확인
2차년도 : 생체적합성 외부 scaffold의 생체 내․외 검증
1) 제작된 생체적합성 외부 scaffold 생체 내 반응 평가
- 실험군 마우스 세 그룹 (그룹당 5마리) Femur에 ( 1.6mm scaffold / scaffold + GelMA / Scaffold + GelMa　+ Osteoblast )을 적용 후 2달 후 Micro CT 촬영을 통해 생체 내 반응 확인. Osteoblast , 대조군, Gelma, Scaffold 순으로 골밀도(BV/TV)높음을 확인.
2) 제작된 이식물이 정상적인 인대 역할을 할 수 있는지 인장력 평가
- Universal Testing Machine을 사용하여, 대조군 / 십자인대 파열모델 / 십자인대 파열 후 생체적합성 이식물 ( scaffold + 동종인대 ) 의 족압 변화 및 관절내 압력분포 변화를 평가. 이식물 적용시 내측방향으로의 족압 부하 감소 및 내측방향 관절내 압력 감소가 관찰되어, 십자인대의 역할로의 기능이 있음을 확인.
3차년도 : 전방십자인대를 대체 가능한 생체적합성 scaffold 적용하여 검증
1) 전방십자인대를 대체할 생체적합성 외부 scaffold와 동종힘줄에 생체 적용
- 관절경을 이용하여 전방십자인대 절제 진행, 4주 후 생체적합성 이식물 (Scaffold + GelMA + BMP + 동종인대) 삽입, 4주 간격으로 관절액 채취하여 감염여부 파악, 압력센서를 이용하여 정량적 족압 및 관절가동범위 평가 진행.
수술 6개월 후 관절경 검사를 통해 이식물의 상태 및 관절내 상태 평가를 진행. CT 촬영을 통해 수술 전 후 이식물 주위 골 변화 양상을 평가.
이식물의 minor한 변위는 관찰되었으나, 이식실패가 발생한 개체는 없었음. 또한 수술 6개월 후 관절내 관절염 의심소견도 확인되지 않음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 과제에서는 전방십자인대 대체 생체적합성 이식물의 개발 및 성능 검증을 진행하였고, 우수한 골회복에 의한 이식물의 고정능력을 확인하였다. 또한 이식 6개월 후 관절경을 통해 관절염의 발생 없이 이식물이 유지되는 것을 확인하였음. 현재 개의 동종인대를 이용한 십자인대의 재건 시 발생할 수 있는 문제인 이식실패율의 원인인 인대와 골의 고정 실패의 개선, 전방십자인대치환술의 가장 큰 부작용인 관절염 발생에 대한 해결방안을 제시함. 이러한 결과는 십자인대 재건 뿐 아니라, 동종인대를 골과 결합하는 것이 핵심인 다양한 인대재건술에 확대적용이 가능해, 다양한 후속연구의 초석으로 활용될 가능성이 매우 높음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 개발의 목적 및 필요성 ... 4
• 2) 최종 연구목표 및 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 13
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 32