Improvement of bone formation in calvarial defected rat by modulation of pore size in Tricalcium phosphate scaffold

Abstract

목적: 골 재건 시 다공성 스캐폴드의 사용은 소실 부위의 골 형성을 촉진시키는 것으로 알려져 있으나 스캐폴드의 공극 크기 및 분포가 골 형성에 미치는 영향에 관한 정확한 기전은 아직 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 백서 두개골 손실 모델에서 다양한 공극 구조를 가진 Beta-TCP 스캐폴드의 이식을 통해 골 형성에 미치는 영향을 분석하였다. 대상 및 방법: 공극 형성 물질로서 매크로 또는 메소 크기의 NaCl 입자를 처리하여 단일 메타 또는 메소 공극의 스캐폴드와 메타와 메소 크기가 혼재하는 스캐폴드를 제조하고, 공극크기를 SEM을 이용하여 분석하였으며 이를 백서 두개골 손실 모델에 이식하여 4주후 Micro-CT, H & E 염색 및 면역 조직 화학 분석에 의해 평가를 수행하였다. 결과: 소성 과정에서 두가지 크기 (500-800 µm 및 10–50 µm)의 NaCl 입자로 스캐 폴드를 처리하여 Beta-TCP 스캐폴드의 공극 크기와 분포가 제어되는 것으로 관찰되었다. 또한 매크로 및 메소 크기의 다공성 구조가 혼재하는 스캐폴드의 이식이 단일 매크로 및 메소 크기의 다공성 구조보다 Micro-CT 및 조직학적 분석결과 골 형성이 가장 빠르게 촉진되었음을 관찰할 수 있었고, Type-1 Collagen 및 Osteocalcin 단백질 발현의 증가를 유도하였음을 알 수 있었다. 결론: 다양한 크기의 스캐폴드의 기공의 크기는 단일 매크로 및 메소 크기의 다공성 구조보다 생체 내에서 골 형성을 촉진시키는 데 있어서 보다 효과적이며 이를 통한 골 형성 촉진에 있어서 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있다.