Bone morphogenetic proteins(BMPs) are a group of transforming growth factor beta(TGF-${\beta}$)-related factors and multifunctional proteins, especially the only known biologic factors capable of inducing endochondral bone formation at an extraskeletal site. This study was performed to investigate the effect of the partially purified porcine BMP(pBMP) at an ectopic site. PBMP was partially purified from porcine bone matrix and its activity was monitored by an in vivo bioassay. The purification method utilized extraction of the bone-inducing activity with 4M guanidine, followed by chromatography on heparin-Sepharose. Active fractions were assayed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. And the fractions were reconstituted with inactive insoluble collagenous bone matrix from rats, acid soluble type I collagen from rat tail and chondroitin-6-sulfate sodium salt and implanted into the pectroralis muscle pouches of Sprague-Dawley rats. And the carrier complex was implanted on the opposite side as control. The rats were sacrificed at the day of 1st, 3rd, 5th, 7th, 11th, 14th and 21st after implantation and examined histologically, radiologically and biochemically. And alkaline phosphatase activity and calcium content were used as indices of bone formation. The results were as follows ; 1. Active fractions were localized in a zone between 31 and 40 KDa on SDS-PAGE. 2. The implanted 3.0mg of the partially purified pBMP induced cartilage and bone in the muscle tissue of rats through an endochondral ossification process. 3. Inactive insoluble bone matrix, type I collagen and chondroitin-6-sulfate have functioned as carriers for pBMP, but revealed some foreign body reactions. 4. Soft X-ray didn't reveal significant change between the experimental and the control group. 5. The alkaline phosphatase activities in the experimental group of 5th, 7th, 11th, 14th and 21st were increased significantly compared with control (p<0.01) with the peak in the group of 11th day. 6. With time, the calcium content of the experimental group increased. And the calcium contents in the experimental group of 11th, 14th and 21st were increased significantly compared with control (p<0.01).
Collagenase existed in the internal organs of filefish Novoden modestrus was isolated with ammonium sulfate and was purified by ion exchange column chromatography with DEAE-Sephadex A-50 and gel filtration with Sephadex G-150. The activity of the purified enzyme was increased 92.4 folds than that of the crude one and the yield of the purified one was $10.9\%$. The optimum conditions showing the maximum activity of the crude enzyme to digest insoluble collagen(Type I) were $55^{\circ}C$ and pH 8.0, while those showing the maximum activity of the purified one were $55^{\circ}C$ and pH 7.75. However, the use of the crude enzyme for skinning of filefish was more profitable because the yield was 800 folds higher than that of the purified one and the cost was also able to economy. When hydrolysis for skinning of filefish was conducted with $0.3\%$(w/w) crude collagenase at $50^{\circ}C$ and pH 8.0 for 3hrs, there was some problem to cause a damage on muscle of the fish by heat. To solve such problem for the skinning, the hydrolysis at $18^{\circ}C$ for 4hrs with $0.3\%$ (w/w) crude enzyme after pretreated with 0.5M acetic acid for 10 min provided a good result for skinning of filefish.
이 연구의 목적은 새로이 제작된 chitosan-poly(L-lactic acid)(PLLA) 다층 다공성 차폐막의 생체적합성 및 골세포활성도 및 골재생능을 평가하는 것이다. 제작된 차폐막을 24 well에 넣고 clonal osteoblast-like cell line(MC3T3-E1)을 접종한 군을 실험군으로, 차폐막을 사용하지 않은 대조군으로 하였다. 배양 1일, 7일 및 14일째에 각 well에서 세포수를 측정하였다. 주사전자현미경을 이용하여 차폐막에 부착된 세포의 형태관찰을 시행하였다. RNA 추출 및 RT-PCR을 실시한 후, agarose gel상에서 전기영동하여 조골세포 표식자인 collagen type I(COL), osteopontin(OP) 및 osteocalcin(OC) mRNA의 발현을 관찰하였다. 제작된 매트릭스의 생체적합성 및 골재생능을 관찰하기 위하여 백서의 두개골에 직경 8mm의 원형 결손부를 형성한 후 차폐막을 이식한 군을 실험군으로, 아무 것도 넣지 않은 군을 대조군으로 하여 4주 경과 후 실험동물을 희생시킨 후 조직학적관찰을 시행하였다. 시간경과에 따른 부착세포수 관찰결과, 배양 14일까지 조골세포의 수가 지속적으로 증가하였고, 주사전자현미경으로 세포의 형태 관찰결과, 배양된 세포들은 중층의 형태로 성장하면서 시간경과에 따라 세포가 응집되는 양상을 나타내었다. 관찰 기간동안 COL, OP, 및 OC mRNA의 발현이 관찰되어 배양 전 기간동안 조골세포의 형질이 잘 유지되고 있음을 알 수 있었다. 백서 두개골 결손부에 이식된 차폐막은 염증반응 없이 주위 조직과 우수한 생체적합성을 나타내었으며, 차폐막을 이식하지 하지 않은 대조군에 비해 높은 신생골 형성을 나타내었다. 이상의 관찰결과로 새로이 제작된 chitosan-PLLA 차폐막은 우수한 생체적합성 및 골재생능을 나타냄을 알 수 있었으며, 향후 이를 골조직 재생 및 치주조직유도재생 분야에 응용될 수 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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