Al2O3분사 처리한 티타늄 표면 거칠기가 세포부착에 미치는 영향

Abstract

AI2O3 분사 처리한 티타늄 표면 거칠기가 세포 부착에 미치는 영향

황 인 택 (지도교수: 강 동 완) 조선대학교 대학원 치의학과

서로 다른 크기의 Al2O3입자를 분사한 후 형성된 티타늄 표면에 전조골세포인 MC3T3-E1 세포를 배양하여 이들 표면처리방법들이 조골세포의 반응에 미치는 영향을 비교해 보고자 한 본 실험에서 주사전자현미경 관찰, MTT 분석, 역전사 중합효소 연쇄반응 분석 등을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.

1.알칼리성 인산분해효소 활성도(Alkaline phosphatase activity)측정에서 세포의 부착 초기단계에서 조골세포의 ALP 활성을 분석한 결과 6시간 배양이 24시간 배양보다 ALP활성도가 높은 것으로 나타나 24시간 이상 배양에서 ALP의 활성이 저하되고 특히 70㎛ sand 처리한 티타늄 표면에서 ALP 활성도가 높게 나타남을 확인하였다. 2.MTT 분석에서 24시간 후에는 70㎛, 150㎛, 300㎛ 분사 처리한 티타늄 표면에서는 세포 증식에 많은 차이가 보이지 않았으나 혼합 분사 처리한 티타늄 표면에서는 70㎛, 150㎛, 300㎛ 분사 처리한 것에 비하여 1.1, 1.7, 1.3배 정도의 세포 증식이 활발하게 일어났음을 확인할 수 있었다. 3.역전사 중합효소연쇄반응 분석에서 osteopontin 발현은 각각의 서로 다른 티타늄 표면에서 균등하게 발현되었지만 70㎛와 혼합 분사 처리한 표면에서 배양한 세포에서 약간 높게 발현되었다. 4.주사전자현미경 관찰에서 24시간 배양 후에는 세포부착 단계를 지나 세포 퍼짐, 그리고 증식되었고 150㎛와 300㎛로 분사 처리한 티타늄표면에서는 70㎛에 비해 세포가 비대해졌음을 확인할 수 있었다.

티타늄 표면을 처리하는 방법 중 분사 입자의 크기에 따른 반응에서 다양한 크기의 표면 거칠기에 따른 조골세포의 부착 후 증식을 측정한 결과 분사 입자의 크기가 70㎛ 로 처리한 표면과 혼합한 군에서 전조골세포의 증식이 활발한 것으로 나타났다. 그러나 본 실험은 티타늄 표면에 전조골세포가 초기 부착과 증식 단계에 대한 실험이었으므로 최상의 세포반응을 유도할 수 있는 거칠기의 표준치를 얻기 위해서는 좀 더 장기적인 실험 및 관찰 그리고 동물실험이 필요할 것으로 사료되었다.|Ⅰ. INTRODUCTION

One definition of osseointegration (a term originally proposed by Branemark et al1)) was provided by Albrektsson et al2) who suggested that this was "a direct functional and structural conne- ction between living bone and the surface of a load carrying implant". Osseointegration is attained by cellular processes that contribute to bone formation at the alloplastic surface3,4). Maintaining long-term osseointegration is one of the important factors to increase the success rate of implants5). To have a successful osseointegration in the primary stage of implant, primary stability, blood flow, and mechanical integration of the new tissue between the implant and the bone should be achieved. Having established that affect, osseointegration must be recognized as implant biocompatibility, fixture design, surface characte- ristics, surgical techniques, state of host, biomechanical status, and time2). Schwartz et al6) stated that during the process of integration between implant and the bone tissue, the factors such as surface energy, surface roughness, surface components, and the surface shape are intimately related, and among these, the surface energy and the surface roughness play especially important roles. The bone formation from osteoblasts in bone to implant contact happens through the complicated processes of cell attachment, movement, proliferation, differentiation, substrate production, and calcification7,8). The results of many experiments9,10,11,12) stated that the roughness of titanium surface affects the process of osteoblasts growth, and as the roughness increases, the beneficial conditions for bone formation on implant surface enhance as well13,14,15). The surface roughness affects attachment, form, and proliferation of osteoblasts9,16,17), and it also affects alkaline phosphatase (ALP) activity9,11), the formation of ECM, such as type I collagen, osteocalcin, matrix Gla protein(MGP), osteopo- ntin, bone sialoprotein(BSP), and the formation of proteins such as bone morphogenic proteins(BMPs), transforming growth factor-ß (TGF-ß). Although sand-blasting to increase the surface roughness shows good clinical results, the experiments about the effect of the size variation in Al2O3 particles used in sandblasting were lacking. This experiment shows the variation of Al2O3 particle sizes sandblasted on the titanium surface, analyzing the surface roughness and the effect of osteoblasts.