다공질 칼슘 인산계 세라믹스는 생체 친화성이 우수하여 경조직 대체재료로 사용되었을 때 새로운 인체 조직이나 실핏줄이 쉽게 성장해 들어가는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 여러 결정구조를 갖는 칼슘 메타인산염 중 화학적으로 가장 안정한 $\beta$형의 다공질 칼슘 메타인산염을 칼슘 인간염, Ca(H,PO,),를 열분해 시켜 제조하였다. 칼슘 인산염의 용융상태에서 냉각 중 생성되는 원통형 기공의 크기는 경조식 대체재료나 매트릭스로 사용되기 적절한 200$\mu$m로 만들기 위하여 응용온도에서 유지시간 또는 결정화 온도를 조절하였다. 본 실험에서 칼슘 인산염의 응용온도에서 유지시간을 길게 함에 따라 원통형 기공의 크기가 작아졌다.
경조직 대체용 생체재료의 개발에 있어서 재료의 생체적합성 및 골전도성은 가장 중요한 고려사항 중의 하나이다. 인산칼슘 박막은 경조직과 화학적 성분이 매우 유사하기 때문에 재료의 표면에 인산칼슘 박막을 형성함으로써 재료의 생물학적 성질을 매우 증진시킬 수 있다. 생체재료의 성공여부는 재료의 표면에 대한 부착단백질의 작용에 의해 결정되는데, 이는 부착단백질들이 세포의 부착 및 부착된 세포의 생물학적 반응을 유도하기 때문이다. 재료의 표면에 대한 부착단백질들의 흡착기전과 흡착된 입체구조에 따라 조골세포의 부착, 증식, 그리고 분화와 같은 세포반응이 향상되거나 또는 억제된다. 인산칼슘 박막에 의해 개질된 생체재료의 경우 골전도성이 높은 것으로 알려져 있다. 조골세포의 분화 정도가 증가함은 물론 뼈 결절들이 신속하게 형성되는 것이 관찰되었다.
In this study, we found a simple surface biofunctionalization of biphasic calcium phosphate (BCP) based on the high affinity between alendronate and the calcium ions of BCP, and the strong interaction between heparin and bone morphogenic protein-2 (BMP-2). The biofunctionalized BCP did not be precipitated well and display a remarkable enhancement of osteogenic activity of human adipose-derived stem cells by showing increased alkaline phosphatase (ALP), calcium deposition and osteogenic-related genes (i.e., Runx-2, ALP, osteocalcin, and osteopontin), and bone regeneration in the calvarial defect model. Therefore, this simple surface technique can be used to easily functionalize various calcium phosphates.
PDA-calcium phosphate 평판배지를 이용하여 인산가용화활성을 가진 850종의 세균을 분리한 후 인광석에 대한 인산가용활성이 가장 강한 HS-2 균주를 선발하였다. 선정 균주의 형태학적, 배양학적 및 생리생화학적 특성 등을 조사한 결과 Azotobacter sp. HS-2로 동정되었고, 이 균주을 인광석을 0.1%함유한 Potato dextrose Broth배지 (pH 6.0)에 접종하여 $30^{\circ}C$에서 5일 배양했을 때 인광석이 가장 많이 분해되었고 0.5M의 수산을 첨가했을 때 분해율이 약 50% 증가되었다.
Jung, Kang-Won;Park, Jimin;Yang, Ki Dong;Nam, Ki Tae;Moon, DaeWon
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.228.2-228.2
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2015
We have developed a TOF-MEIS system using 70~100 keV He+. A TOF-MEIS system was designed and constructed to minimize the ion beam damage effect by utilizing a pulsed ion beam with a pulse width < 1 ns and a TOF delay-line-detector with an 120 mm diameter and a time resolution of 180 ps. The TOF-MEIS is an useful tool for interfacial analysis of the composition and structure of nano and bio systems. Our recent applications are reported. We investigated the effect with Polyaspartic Acid (pAsp) and Osteocalcin on the initial bone growth of calcium hydroxyl appatite on a carboxyl terminated surface. When pAsp is not added to the self-assembled monolayers of Ca 2mM with Phosphate 1.2 mM, the growth procedure of calcium hydroxyl appatite cannot be monitored due to its rapid growth. When pAsp is added to the SAMs, the initial grow stage of the Ca-P can be monitored so that the chemical composition and their nucleus size can be analyzed. Firstly discovered the existence of 1-nm-sized abnormal calcium-rich clusters (Ca/P ~ 3) comprised of three calcium ions and one phosphate ion. First-principles studies demonstrated that the clusters can be stabilized through the passivation of the non-collagenous-protein mimicking carboxyl-ligands, and it progressively changes their compositional ratio toward that of a bulk phase (Ca/P~1.67) with a concurrent increase in their size to ~2 nm. Moreover, we found that the stoichiometry of the clusters and their growth behavior can be directed by the surrounding proteins, such as osteocalcin.
본 연구에서는 생체재료 표면개질의 방법으로 유-무기 박막 형성에 관한 방법을 연구하였다. Collagen의 분해 시 얻어진 gelatin을 polystyrene 배양접시에 2 h 동안 흡착시켜 gelatin 흡착층을 형성하였다. Gelatin 흡착중에 calcium과 phosphorus 과포화 이온용액을 주입하여 calcium phosphate (CaP) 박막을 제조하였다. 박막 형성 초기에 박막의 핵들이 나타나는 것을 관찰하였다. 처리시간에 따라 CaP 박막에 성장하여 배양접시의 바닥표면 전체에 형성된 것을 볼 수 있었다. 형성된 gelatin/CaP 복합 박막의 특징은 3차원 공간에서 다공성이 높은 표면 구조를 형성하였다. Attenuated total reflectance Fourier transform infra-red spectroscopy (ATR-FTIR)을 이용하여 CaP 박막의 화학적 성질을 분석한 결과, 박막 형성 초기에는 무결정 형태의 박막이 형성되고, 시간이 경과됨에 따라 결정성이 약간 증가하지만, 결정성이 낮은 CaP에서 나타나는 흡수피크의 존재 등을 통하여 본 연구에서 제조한 CaP 박막은 poorly crystalline CaP 박막임을 확인하였다.
PDA-calcium phosphate 평판배지를 이용하여 경상남북도 일대의 토양으로부터 인산가용화능이 우수한 사상균을 분리하고 배양특성을 조사하였다. 최종적으로 분리한 인산가용화능이 우수한 사상균 PS-104 균주를 선발하여 형태적 특성을 조사한 결과 이 균주의 분생자는 비가지형으로 끝이 돌출되어 있으며, 균사가 격막으로 형성되는 등의 특징을 갖는 Aspergillus sp. PS-104 균주로 동정되었다. 이 균주의 인광석 분해능이 최대가 되는 최적 배양온도와 pH는 각각 $30^{\circ}C$와 pH 7.0이었다. 이와 같은 배양조건에서 tricalcium phosphate, aluminium phosphate, hydroxyapatite, 인광석 등의 난용성 인산염에 대한 이 균주의 인산가용화능을 살펴보면 최대 인산가용화능은 tricalcium-phosphate 처리구(1,900 ppm)에서, 최소 인산가용화능은 hydroxyapatite 처리구(320 ppm)에서 확인되었다. 또한 이 균주의 인산가용화능은 질소원으로 첨가한 ammonium 염보다 nitrate 염에서 높게 나타났다.
인산가용화능이 우수한 균주인 Burkholderia sp. DA23과 Klebsiella sp. DA7l-1 두 균주를 사용하여 농도별 아미노산 첨가에 따른 성장 양상과 유리인산 방출량을 조사한 결과, 두 균주의 생육과 인산가용화에 있어 아미노산이 도움이 되는 것으로 나타났다. DA23과 DA7l-1 모두 0.05%와 0.1%의 아미노산을 SM배지에 첨가하여 성장 양상을 확인한 결과 아미노산을 첨가한 배지의 균주가 아미노산을 처리하지 않은 배지의 균주에 비해 높은 세포 밀도 성장을 보여주었다. 인산가용화 균주의 아미노산 첨가의 경우 무처리보다 높은 pH 저하를 보였으며, 또한 아미노산 첨가가 아미노산 무처리구에 비해 2배이상 높은 인산가용화 효과를 보였다. DA7l-1의 아미노산 첨가의 경우는 DA23의 아미노산 첨가보다 아미노산 첨가에 의한 인산가용화 효과가 더 있는 것으로 나타났다. hydroxyapatite와 tri-calcium phosphate 의 인산염 차이에 따른 아미노산 처리 효과는 없었으며, 0.05%의 미량의 농도에서도 인산가용화로의 세포밀도 성장 및 가용화능에 효과를 나타내었다.
In this study, dissolution characteristics of four types of commercial calcium phosphate ceramics were investigated in distilled water with respect to chemical composition and microstructure. For all samples, no significant damage was observed after 3 days of immersion. Following the 7 days of immersion, surface dissolution of the ceramics containing a crystalline phase susceptible to water such as TCP, even pure hydroxyapatite, was initiated at grain boundaries and the dissolution was extended interior to the material along the grain boundaries. In the considerably dissolved area, there was grain separation followed by the formation of 20 $\mu\textrm{m}$ of cavities. In at least one case, the residual pores on the surface appeared to initiate dissolution. In a dissolved area, a crack during the fracture propagates along the grain boundaries resulting in intergranular fracture, while transgranular fracture occurs in a dense area without significant dissolution.
A dissolution characteristics of phenylbutazone deposited on Avicel and dibasic calcium phosphate by solvent deposition method were studied. The solvent deposition was confirmed by scanning electron microscopy. Avicel was superior to dibasic calcium phosphate as excipient in dissolution rate. Total amount of phenylbutazone dissolved from Avicel deposition system at 30minutes were enhanced 1.2-1.6 times compared with physical mixtures of them. The dissolution rate of 10% solvent deposition system was highest and that of 75% solvent deposition system was lowest in Avicel system and dibasic calcium phosphate system. Dissolution profile of commercial products was dependent on manufacturing conditions and dissolution rate of 10% Avicel system was greater than that of commercial products.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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