콜라겐 멤브레인, 라피가이드 임상저널

 

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Park et al. Biomaterials Research (2015) 19:15 DOI 10.1186/s40824-015-0038-y

 

 

Guided bone regeneration using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC)-cross-linked type-I collagen membrane with biphasic calcium phosphate at rabbit calvarial defects

Jin-Young Park1†, Im-Hee Jung2†, You-Kyoung Kim1, Hyun-Chang Lim1, Jung-Seok Lee1, Ui-Won Jung1 and Seong-Ho Choi1*

 

Background

In-vitro and animal studies using EDC cross-linked membranes have shown great resistance to enzymatic digestion as well as low cytotoxicity, and indicated its potential expediency as a barrier membrane for guided bone regeneration (GBR). The purpose of this study was to evaluate the efficacy, biocompatibility and degradation kinetics of a novel 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC)-cross-linked type I collagen membrane for regeneration of rabbit calvarial defects. EDC cross-linked type I collagen membrane and macroporous biphasic calcium phosphate (MBCP) consisting of 60 % hydroxyapatite and 40 % β-tricalcium phosphate were used in this study. Four circular defects (ø = 8 mm) were created in each calvarium of 12 male white rabbits. The experimental groups randomly allocated to the defects were as follows – (1) sham control, (2) EDC-cross-linked collagen membrane (EDC membrane), (3) bone graft (BG), and (4) bone graft with collagen membrane (B-EDC membrane). Specimens were harvested at 2 weeks (n = 6) and 8 weeks (n = 6) postoperatively for observational histology and histometrical analysis.

 

Result

The histologic observation showed close adaptation of the EDC membrane to the defect perimeters along with vascularization of the membrane at 2 weeks. Direct apposition of new bone on to the collagen matrix could be observed displaying adequate tissue integration. Collapsing of the central portion of the membrane could be seen in the EDC membrane group, and both BG and B-EDC membrane groups showed greater total augmented area and new bone area than the EDC membrane group. The membrane was largely unresorbed at 2 weeks; and at 8 weeks the overall shape of the membrane was still maintained suggesting sustained barrier function at 8 weeks.

 

Conclusion

Within the limits of this study, it may be concluded that EDC-cross-linked collagen membrane is a safe biomaterial with adequate tissue integration and resorption kinetics to support bone regeneration when used in conjunction with bone filler.

 

 

 

Implantology 2015; 19(1): 16~25

1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) Carbodiimide로 가교화된 제1형 콜라겐 차폐막의 골유도재생 효과: 증례보고

 

이재홍, 유 훈, 김유경, 신현기, 임현창, 김영택, 이중석, 정의원, 최성호

연세대학교 치과대학 치주과학교실, 치주조직재생연구소

 

Abstract

The purpose of this study was to evaluate the guided bone regeneration, using 1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide (EDC), cross-linked type-I collagen membrane in bony defects around the installation site of the implant. In two case studies, presented buccal and palatal dehiscence defects were solved using EDC collagen membrane. Defects were measured clinically at the time of the 1^st surgery and were compared with defects at the 2nd surgery. No clinical complication was observed. EDC collagen membrane improved the ability of space maintenance and showed biocompatibility and low cytotoxicity. In conclusion, using an implant with EDC collagen membrane has satisfactory results with regard to esthetic and functional aspects.

 

 

 

총괄 및 고찰

첫 번째 증례에서 6 mm의 협측 열개 결손 봉합 후 연조직 열개 및 차폐막의 노출이 찰되었으나 특이할 만한 염증 반응 없이 빠른 치유 양상을 보였으며, 1주일 뒤 ovate pontic type의 임시 치아를 이용하여 자연스러운 치간 유두 형성을 유도할 수 있었다. 3개월 뒤, 이차 수술 시행 시 차폐막은 모두 흡수되었으며 임플란트 협측 1mm의 열개 결손만 남아있었다. 일차 수술 당시 연조직 열개 없는 일차 봉합을 이루었다면 더 늦은 차폐막의 흡수와 골 결손부의 이상적인 회복을 기대할 수 있었을 것으로 고려된다. 이차 수술을 시행하며 협측 연조직의 증대를 위하여 상피하 결합조직 이식술을 동반함으로써 만족스러운 협측 외형을 얻을 수 있었다. 두 번째 증례에서는 2 mm의 구개측 열개 결손 및 4 mm 높이의 골량이 부족하여 치조정 접근법을 통하여 6 mm의 높이 증대 및 2mm의 구개측 열개 결손의 완전한 회복을 얻을 수 있었다. 일차 봉합 후, 창상 열개 없이 빠른 연조직의 회복과 만족스러운 치조제의 외형을 얻을 수 있었다.

콜라겐은 생체적합성을 지니고 상처 치유 및 혈관화를 촉진시키며, 가교화를 통하여 생체 내 분화 정도를 조절할 수 있다는 장점을 가지고 있다8,11,12. 가교화되지 않은 콜라겐 차폐막은 2주 후에 약 69%의 흡수가 일어나는 반면에, 가교화된 콜라겐 차폐막은 4주 후에 28.5%의 흡수

를 보인다고 보고되었다13. 따라서 다양한 화학적 가교화 방법들이 콜라겐의 단백질 분해 활성에 저항을 높이는방향으로 연구되어 왔다. 특히, 치과영역에서 화학적 가교화 방법으로 널리 용되고 있는 glutaraldehyde나 hexamethylene diisocyanate와 같은 bifunctional agents 가 충분한 생성을 위한 차폐막의 느린 흡수를 목적으로 널리 사용되고 있다. 하지만 이렇게 가교화된 차폐막은 oligomeric bridges의 분해과정 중에 독성 물질을 배출하고 석회화를 유도하는 등의 단점이 존재한다14. 이에 반하여, EDC 가교 결합법은 1 nm 이내의 결합 구조를 가지고 있기 때문에 트로포콜라겐 분자 사이의 결합을 강화시키며, 효소 분해 시험에서 EDC로 가교화된 차폐막은 0.625% glutaraldehyde로 가교화된 차폐막에 비하여 높은 저항성을 가지고 있는 것으로 보고되었다15. 또한 이러한 구조의 차폐막은 석회화를 감소시키고 세포 차단 효과 및 효소 저항성을 높여서 골 형성 가능성을 높이기 때문에 골유도재생술에 장점을 가지고 있는 것으로

보인다. EDC로 가교화된 차폐막은 84~190 μm 크기의 공극과 62%~64%의 다공성을 가지고 있다15. 일반적으로 팽윤이나 친수성 정도는 가교화될수록 줄어들게 되나, EDC로 가교화된 차폐막은 가교화되지 않은 차폐막과 유사한 정도의 팽윤성 및 친수성을 보인다. 98%까지의 높은 팽윤성은 다공성 구조와 관련이 있으며, 차폐막의 임상 적용시 유리한 혈액의 접촉성과 우수한 조작성을 보인다15. 실제로 본 두 증례에서 골결손부에 적용한 차폐막은 친수성이 높아 혈액과 자연스럽게 혼합되었고 임상에 적용시 우수한 조작성을 확보할 수 있었다. 본 연구의 두 증례에서 이차 수술 시, 모두 임상적으로 만족할 만한 골재생량을 확인할 수 있었다. 또한 첫 번째증례의 경우 차폐막의 노출에도 불구하고 경미한 염증반응의 발생과 건강한 연조직 형태의 재연은 EDC로 가교화시킨 콜라겐 차페막의 장점을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 EDC로 가교화시킨 콜라겐 차폐막의 낮은 세포 독성과 높은 생체 친화성, 그리고 느린 흡수 속도는

임플란트 식립 시 골 결손부의 골재생유도술식에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 고려된다.