Hydroxyapatite coated alumina ceramic과 calcium metaphosphate의 골형성 반응의 생화학적 고찰

Abstract

선천성 골 결핍뿐 아니라 두 개악안면 변형의 치료에 있어 골편의 안정화와치유 촉진 등의 목적으로 골이식이 많이 이용된다. 자가골은 두 개악안면골의 결손(defects)이나 간격(gaps)을 치료하는 이식물질로 여전히 많이 이용되고있지만, 자가골을 채취하는 데 있어서 이차적 수술 부위의 필요성, 공여부의 이환이나 변형의 가능성, 수술시간의 연장, 공여부의 제한성 등의 단점들이 있다. 이러한 단점들을 극복하고자 많은 수의 골대체물질들이 개술되어 왔고그 성공률도 다양하게 보고되고 있다. 저자는 두 종류의 세라믹(ceramics), 즉 다공성 hydroxyapatite coatedalumina ceramic과 다공성 calcium metaphosphate를 골수 세포와 함께 이식한 군과 골수세포를 포함하지 않은 세라믹만의 이식군을 백서 배부(back)의 피하에 이식하여 골형성 반응을 비교하였다. 골수 세포없이 이식하는 두 개의세라믹 (hydroxyapatite coated alumina cerammic과 calcium metaphosphate)은 좌측에 대조군으로 이식하였고, 다른 두 개의 세라믹은 골수 세포와 함께 우측 피하낭에 이식하였다. 골형성능력의 생화학적 평가를 위해, 세포막에 강하게 부착되어 있으며 골유도 세포(osteoinductive cell)의 표식자로 이용될 수 있는 alkaline phosphatase(ALP)의 활성을 이식 4주와 8주에 각각 측정하였다. 그 결과, 골수 세포와 같이 이식한 다공성 calcium metaphosphate에서의 alkaline phosphatase 활성이 골수 세포와 다공성 hydroxyapatite coatedalumina ceramics 복합물에서의 그것보다 약 2배 정도 유의하게 높았다(p<0.001). 이러한 결과로 미루어 다공성 calcium metaphosphate는 뛰어난 골유도 작용을 갖고 있으며 골수와 다공성 calcium metaphosphate의 복합물은 임상적용이 가능한 골형성 물질로 생각된다.;Treatment of craniofacial and maxillofacial deformities as well as congenital bone deficiencies, has a long history of experimentation with various grafts and implants. Autogenic bone still constitute the main source of replacement material to treat cranio-maxillofacial bony defects and gaps. However, harvesting of such bone has some disadvantages, e.g. the necessity of a second surgical site, morbidity and potential deformity of the donor site, and increased operative time, and donor availability limitations. A large number of substitues for bone replacement have been described and show varying rates of success. We compared the osteogenic response in hydroxyapatite coated porous alumina ceramics(HA/Al) and calcium metaphosphate(CMP) by grafting rat bone marrow cells with these implants subcutaneously in the back of syngeneic rats. Two ceramics (HA/Al and CMP) without marrow cells were implanted at the left side for control, while two ceramics (HA/Al and /CMP) combined with marrow cells were implanted at the right side. We measured the activity of alkaline phosphatase (ALP), which is an enzyme tightly bound to the cell membrane and can be used as a marker of osteoinductive cells at 4 and 8 weeks after implantation. The ALP activities in the composites of CMP and marrow cells were about two times higher than those of HA/Al at 8 weeks (p<0.001). These results indicate that CMP has exellent osteoconductive properties and that a composite of marrow and CMP is a clinically applicable osteogenic biomaterial.