임플란트 표면의 Ca-P 코팅 방법이 MG63 골모유사세포 반응에 미치는 영향에 대한 in vitro 연구
The effect of Ca-P coatings of anodized implant surface on response of osteoblast-like cells in vitro
김일연, 정성민, 황순정, 신상완,
소속 상세정보
김일연 ( Kim Il-Yeon ) - 고려대학교 임상치의학대학원 고급치과보철학과
정성민 ( Jung Sung-Min ) - 웰치과
황순정 ( Hwang Soon-Jung ) - 서울대학교 치과대학 구강악안면외과학교실
신상완 ( Shin Sang-Wan ) - 고려대학교 임상치의학대학원 고급치과보철학과
KMID : 0362420090470040376
Abstract
연구목적: 본 연구에서는 양극산화 임플란트 표면에 서로 다른 두 가지 방법, Ion beam-assisted deposition (IBAD)법과 Sol-gel법으로 Ca-P 코팅한 임플란트 시편에 골모세포를 배양하였을 때 세포의 증식, 분화, 형태에 어떠한 영향을 미치는지 조사하고자 한다.
연구재료 및 방법: 지름 10 mm, 두께 2 mm 인 상업용 순수 titanium grade Ⅳ 재질의 디스크를 제작하였고, 모든 시편은 acetone, 70% ethanol, 증류수에서 각각 10분씩 세척 후 건조하였다. 모든 표면은 300 V의 constant voltage하에서 양극 산화 (anodized)시킨다. 실험군은 양극산화 임플란트 표면에 각각 IBAD법과 Solgel법으로 Ca-P 코팅하였다. 각 표면의 미세표면 거칠기(Ra)를 측정하였고, SEM을 통해 표면의 형상을 관찰하였다. 골모세포을 배양한 후 각 표면군의 세포증식, ALP 활성도 및 RT-PCR를 통한 골세포 분화 능력 검증을 하였으며, SEM을 통해 세포의 형상도 확인하였다. 통계분석은 SPSS (version 12.0) 프로그램을 이용하여 Kruskal-Wallis Test로 각 군의 유의성을 검증하였다 (α= 0.05).
결 과: IBAD법으로 Ca-P 코팅한 표면이 Sol-gel법으로 Ca-P 코팅한 표면보다 표면 거칠기 (Ra) 값이 더 크게 나타났다 (P < .05). IBAD법으로 Ca-P 코팅한 표면이 Sol-gel법으로 Ca-P 코팅한 표면 보다 세포 증식이 더 활발하고 골세포 조기 분화 정도를 확인 할 수 있는 ALP 활성도 또한 더 높게 나타났다 (P < .05). SEM 관찰 결과IBAD법으로 Ca-P 코팅한 표면에 골모세포들이 친화성을 띄면서 안정적으로 부착되었다.
결 론: IBAD법으로 Ca-P 코팅한 표면이 Sol-gel법으로 Ca-P 코팅한 표면보다 더 우수한 세포 반응을 보였다. IBAD법으로 Ca-P 코팅한 표면의 세포들은 증식이 잘 이루어지고 잘 분화된 골모세포 형상을 보이고 ALP 활성도 또한 높아 골 형성을 증가시켜 높은 골-임플란트 접촉을 보일 것이다.
Purpose: The purpose of this study was to evaluate the response of osteoblast-like cells to Ca-P coated surface obtained via Ion beam-assisted deposition (IBAD) method and Sol-Gel process on anodized surface by cellular proliferation and differentiation.
Material and Methods: The surface of a commercially pure titanium (Grade IV) discs with dimension of 10mm diameter and 2 mm thickness was modified by anodic oxidation under a constant voltage of 300 V. The experimental groups were coated with Ca-P by the IBAD method and Sol-Gel process on anodized surface. The surface roughness (Ra) of specimens was measured by optical interferometer and each surface was examined by SEM. To evaluate cell response, MG63 cells were cultured and cell proliferation, ALP activity and the ability of cell differentiation were examined. Also, cell morphology was examined by SEM. The significant of each group was verified by Kruskal-Wallis Test (α= .05).
Results: The Ra value of Ca-P coated surface by IBAD method was significantly higher than Ca-P coated surface by Sol-gel process (P < .05). The level of cell proliferation and ALP activity was higher in Ca-P coated surface by IBAD method (P < .05). The expression of ALP showed higher level expression in Ca-P coated surface by IBAD method. Cells grown on Ca-P coated surface by IBAD method were uniformly distributed and developed a very close layer.
Conclusion: These experiments showed better performances of Ca-P coated surface by IBAD method with respect to Ca-P coated surface by Sol-gel process. Ca-P coated surface by IBAD method appear to give rise more mature osteoblast characteristics and might result in increased bone growth and bone-implant contact.
키워드
임플란트 표면;양극산화;Hydroxyapatite;Ion beam-assisted deposition;Sol-Gel;세포반응
Implant surface;Anodic oxidation;Hydroxyapatite;Ion beam-assisted deposition;Sol-gel;Cellular response
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