Molded porous poly(L-lactide) membranes for controlled drug release and guided tissue regeneration

Abstract

치주조직 유도 재생에서의 효능을 증가시키기 위해 조형 기능성과 약물 조절 방출능을 가진 다공성 폴리락트산 차폐막을 연구하였다. 이때 다공성 구조 형성과 일정한 기계적인 강도를 유지하기 위해 트리칼슘인산 세라믹을 혼합하여 제조하였다. 제조된 차폐막의 시차주사현미경 관찰 결과 막의 표면뿐만 아니라 내부에도 적절한 다공성 구조가 형성됨을 알 수 있었다. 폴리락트산-트리칼슘인산 세라믹 차폐막의 생체내 친화성을 증진시키기 위해 친수성의 폴리에틸렌글라이콜 (분자량 1000)을 가소제로 첨가하거나 계면활성제를 포함한 W/O 에멀젼을 이용하여 차폐막을 제조한 결과 우수한 수분 친화력을 나타냄과 동시에 적절한 조형 기능성과 기계적 강도를 보였다. 시험관내에서의 약물 용출 실험에서 차폐막 안에 포함되어 있던 테트라사이클린은 초기의 속방출 이후 적절한 농도로 방출되어 골 재생에 유효한 약물 농도를 유지하였고, 이는 차폐막을 제조하는 방법에 의해 조절할 수 있음을 보였다. 반구형으로 성형된 폴리락트산-트리칼슘인산 세라믹 차폐막을 토끼의 두개골 결손부의 조형적 신생골 유도 실험에 적용한 결과 신생골이 성형된 반구형의 막을 따라 효과적으로 유도 재생됨을 관찰할 수 있었다. 시술 초기 1주 후 조직학적 관찰 결과 테트라사이클린 함유 반구형 차폐막을 적용했을 시 약물 비함유 반구형 차폐막을 적용한 경우에 비해 유의하게 높은 신생골 형성효과를 보였다. 시술 8주 후의 조직학적, 조직계측학적 관찰 결과 모든 실험에서 우수한 골 재생력을 보였고, 특히 반구형 차폐막을 적용했을 경우 약물 비함유 막과 테트라사이클린 함유막에서 각각 36.27%와 36.80%의 골형성 증가를 나타내었다. 이러한 결과로서 약물을 조절 방출하며 조형 기능성을 지닌 다공성 차폐막은 현재 상용되어지는 제제와 비교할 때 초기에 효과적인 신생골유도 재생능이 있음을 확인할 수 있었다.

;With an aim of improving a barrier membrane used in guided tissue regeneration (GTR), moldable porous poly(L-lactide) (PLLA) membranes were fabricated by utilizing an in-air drying phase inversion technique and by using tricalcium phosphate (TCP) ceramic. The pore generation was achieved not only at the surface but also in the sublayer of PLLA-TCP membrane. Dome shaped PLLA-TCP membranes, which were fabricated by casting on a glass plate and compression molding by using specifically designed dome shaped metallic molds, not only are biocompatible but also maintain their shape over a period of time. The PLLA-TCP membranes were also fabricated by using diethyl phthalate (DEP) or glycerin with 10% to polymer weight little enhanced the water affinity. Especially, polyethylene glycol (PEG, Mw 1000) increased the water affinity of the PLLA-TCP membranes. The water influx rate was important since leads to efficient water permeation through the membrane, tetracycline release and tissue adaptation. W/O emulsified membranes by using Span 80 (sorbitan monooleate) as a surfactant induced higher water affinity and release rate of tetracycline than those of the drug suspended membranes. From in vitro release experiment of tetracycline loaded PLLA-TCP membranes, the slow release of tetracycline after the initial burst release was observed. Release kinetics were controlled by varying fabrication conditions of PLLA-TCP membrane. Release amount of tetracycline lied within therapeutic concentration of tetracycline. This release pattern might be sufficient for therapeutic or bone regenerative concentration in periodontal therapy. The dome shaped PLLA-TCP membranes were remarkably effective on the bone formation along by dome shape when applied in rabbit's calvarial defects. Tetracycline loaded membrane enhanced early phase bone regeneration at 1 week. Therefore, it was suggested that tetracycline loaded moldable membrane might be suitable for a GTR membrane in various type of bony defects.