• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제32권4호
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• pp.360-373
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• 2006

The purpose of this research was to investigate whether pulsed electromagnetic field (PEMF) stimulation applied to the rabbit cranial defects grafted with ${\beta}$-tricalcium phosphate (${\beta}$-TCP) could affect the new bone formation. With 16 New Zealand white rabbits under the same condition, bilateral calvarial bone defects were formed around the sagittal suture line. The defect on the left side was grafted with ${\beta}$-TCP, while on the right side was grafted by harvested autogenous bone. PEMF was applied to 8 rabbits for 8 hours per day. The bony specimen were divided into 3 groups, the group 1 was autogenous bone grafted specimen, the group 2 was ${\beta}$-TCP grafted with PEMF, and the group 3 was ${\beta}$-TCP grafted without PEMF. We investigated the bone regeneration & growth factor expression at 2, 4, 6, and 8 weeks. As a result, BMP 2 was expressed in the group 1 from 2 weeks, the group 2 from 4 weeks, and the group 3 from 6 weeks. BMP 4 was expressed in the group 1 from 2 weeks, in the group 2 and the group 3 from 4 weeks. 4. There was no significant difference in expression pattern of BMP 7, PDGF, VEGF, and TGF-${\beta}$1 during grafted bone regeneration in group 1, 2, and 3. According to our results, PEMF stimulation could be effective on the new bome formation in animal study, and have a feasibility of clinical use.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제34권4호
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• pp.435-444
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• 2008

Purpose: Clinical study to evaluate the efficacy and the safety of various surgical treatments in snoring and obstructive sleep apnea. Methods and materials: We performed surgical treatments such as radiofrequency ablation, uvulopalatopharyngoplasty(UPPP) with tonsillectomy, uvulopalatopharyngoplasty with advancement genioplasty, orthognathic surgery(maxillomandibluar advancement), distraction osteogenesis device insertion. Diagnosis was performed with clinical examination, polysomnography, lateral cephalometric and computed tomography. 62(M : F = 45 : 17, mean age 41.5, mean follow-up 4 weeks) patients underwent radiofrequency ablation and 7 (M : F = 5 : 2, mean age 38.9, mean follow-up 19months)patients experienced uvulopalatopharyngoplasty with tonsillectomy. Uvulopalatophayngoplasty with advancement genioplasty was performed for 3 (M : F = 2: 1, mean age 30.2, mean follow-up 14 months)patients. The last 3(M : F = 2 : 1, mean age 21.5, mean follow-up 24 months)patients was treated with orthognathic surgery including distraction device insertion. The results was evaluated by questionnaires, polysomnography, investigation of complications. Results: Of the patients treated with radiofrequency ablation, 95% reported improvement of their symptom. 100% improvement was reported in patients treated with UPPP with tonsillectomy and UPPP with advancement genioplasty. The two of three patients who underwent orthognathic surgery showed the satisfactory of treatments. Dryness of mouth was the most common complication during short period in radiofrequency ablation and UPPP with tonsillectomy. Relapse complication was not found in any surgical treatments. Conclusion: Treatment for snoring and OSA is determined by severity degree of the physiologic derangements, predominant type of apnea and obstructive site. Accuracy diagnosis should be performed prior to treatment for satisfactory treatment result. This study demonstrates feasibility, safety and efficacy of surgical treatments in snoring and OSA.

• 폴리머
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• 제28권5호
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• pp.382-390
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• 2004

생체적합성 천연재료 중 하나인 탈미네랄화된 골분 (demineralized bone particle, DBP)은 골형성단백질 (BMP)을 함유하고 있어 골수간엽줄기세포 (BMSCs)의 분화를 유도한다. 본 연구에서는 DBP를 함유한 폴리 락타이드 (PLA)와 락타이드-글리콜라이드 공중합체 (PLGA) 다공성 지지체를 용매 캐스팅/염추출법으로 제조하였고, 수은다공측정계 및 전자주사현미경을 이용하여 특성결정 하였다. BMSCs는 골분화 배지를 이용하여 조골세포로 분화시켜 Wright-Giemsa, Alizarin red, von Kossa 및 ALP 염색으로 확인하였다. DBP가 함유된 지지체와 DBP가 함유되지 않은 지지체에 BMSCs를 파종한 후 면역결핍 누드마우스의 피하에 삽입하여 이들의 골형성 정도를 비교하여 보았다. 제조한 지지체의 다공도는 $90.2\%$ 이상이었고 평균 다공크기도 69.1$\mu$m 이상이었다. BMSCs는 Wright-Giemsa, Alizarin red, von Kossa 및 ALP 염색결과 조골세포로 분화가 가능했으며, 동물실험을 수행한 결과 DBP가 함유된 지지체에서 칼슘침착 영역을 확인할 수 있었지만 DBP가 함유되지 않은 지지체에서는 칼슘침착 영역을 확인하지 못하였다. 결론적으로 DBP를 함유한 지지체에서 DBP와 BMSCs가 골형성에 중요한 요인으로 작용한다고 사료된다.

• 폴리머
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• 제33권1호
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• pp.26-32
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• 2009

골 결손 치료를 위해 생분해성 고분자인 PLGA에 골다공증 치료제인 이프리플라본(IP)을 함유한 미립구를 O/W 유화 용매 증발법으로 제조하였으며, 생체외 방출실험에서 IP 방출량은 HPLC로 분석하였다. SEM을 이용하여 미립구에 부착된 세포의 거동을 확인하였으며, IP가 세포에 미치는 독성평가는 CCK-8 분석방법을 이용하여 측정하였다. 골 형성 지표인 ALP 활성도를 측정하였으며, 배양된 BMSCS의 골세포로의 표현형을 확인하기 위하여 RT-PCR을 수행하였다. 방출결과에서 IP 방출은 거의 40일 이상으로 지속적이었으며, IP를 함유한 미립구에서의 세포의 부착, 성장 등이 잘 이루어짐을 확인하였고, ALP 활성도 및 RT-PCR 분석결과에서도 단독의 PLGA 미립구보다 IP를 함유한 미립구에서의 값이 더 높은 것을 확인할 수 있었다. 본 실험결과를 바탕으로 향후 서방성 제제화에 있어서 IP/PLGA 미립구를 응용하게 되면 국소지향성 골분화 주사용 지지체로서 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

• Experimental and Molecular Medicine
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• 제50권12호
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• pp.12.1-12.14
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• 2018

Osteoporosis develops with high prevalence in both postmenopausal women and hypogonadal men. Osteoporosis results in significant morbidity, but no cure has been established. Mesenchymal stem cells (MSCs) critically contribute to bone homeostasis and possess potent immunomodulatory/anti-inflammatory capability. Here, we investigated the therapeutic efficacy of using an infusion of MSCs to treat sex hormone-deficient bone loss and its underlying mechanisms. In particular, we compared the impacts of MSC cytotherapy in the two genders with the aim of examining potential gender differences. Using the gonadectomy (GNX) model, we confirmed that the osteoporotic phenotypes were substantially consistent between female and male mice. Importantly, systemic MSC transplantation (MSCT) not only rescued trabecular bone loss in GNX mice but also restored cortical bone mass and bone quality. Unexpectedly, no differences were detected between the genders. Furthermore, MSCT demonstrated an equal efficiency in rectifying the bone remodeling balance in both genders of GNX animals, as proven by the comparable recovery of bone formation and parallel normalization of bone resorption. Mechanistically, using green fluorescent protein (GFP)-based cell-tracing, we demonstrated rapid engraftment but poor inhabitation of donor MSCs in the GNX recipient bone marrow of each gender. Alternatively, MSCT uniformly reduced the $CD3^+T$-cell population and suppressed the serum levels of inflammatory cytokines in reversing female and male GNX osteoporosis, which was attributed to the ability of the MSC to induce T-cell apoptosis. Immunosuppression in the microenvironment eventually led to functional recovery of endogenous MSCs, which resulted in restored osteogenesis and normalized behavior to modulate osteoclastogenesis. Collectively, these data revealed recipient sexually monomorphic responses to MSC therapy in gonadal steroid deficiency-induced osteoporosis via immunosuppression/anti-inflammation and resident stem cell recovery.

• 생명과학회지
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• 제28권12호
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• pp.1455-1460
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• 2018

최근 들어 급속한 고령화 사회가 진행되고 있으며 이로 인해 골관절염과 골다공증 등의 퇴행성 골질환 환자수도 동반하여 증가하고 있다. 따라서 고령화에 따른 골관련 질환의 새로운 제어와 치료법 개발을 위해 성체줄기세포의 골세포 분화유도를 활용한 재생의학도 활발히 연구되고 있다. 또한 관련 연구에서 줄기세포의 분화과정에서 미토콘드리아의 산화적인산화가 중요하다고 알려지고 있다. 흥미롭게도 최근 연구에서 아스피린의 주성분인 salicylate가 동물세포의 미토콘드리아 생합성을 증진시키는 효과가 보고되었다. 그러나 성체줄기세포에서 salicylate가 골세포분화나 미토콘드리아 생합성을 유도할 수 있는지에 대한 연구결과는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 인체 골막 유래의 성체줄기세포를 이용하여 골세포분화나 미토콘드리아 생합성에 대한 salicylate의 영향을 분석하였다. 골막 유래 성체줄기세포의 골세포 분화유도 과정에 동반한 salicylate 처리는 잘 알려진 골세포분화 표지자인 alkaline phosphatase의 활성을 증가시키는 결과를 본 연구에서 얻었다. 이러한 연구결과는 salicylate가 줄기세포로부터 골세포로의 분화를 조절할 수 있는 물질이 될 수 있음을 제시한다. 또한 이러한 골세포 분화과정에서 미토콘드리아 생합성도 salicylate 처리에 의해 증가됨이 관찰되었다. 따라서, 미토콘드리아 생합성이나 기능을 조절하는 물질이 성체줄기세포의 골세포 분화과정에도 영향을 줄 수 있으며, 이러한 물질이 골세포분화나 재생의학의 새로운 조절 물질로 응용될 수 있음을 제시한다.

• Molecules and Cells
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• 제41권12호
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• pp.1016-1023
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• 2018

Regenerative orthopedics needs significant devices to transplant human stem cells into damaged tissue and encourage automatic growth into replacements suitable for the human skeleton. Soft biomaterials have similarities in mechanical, structural and architectural properties to natural extracellular matrix (ECM), but often lack essential ECM molecules and signals. Here we engineer mineralized polysaccharide beads to transform MSCs into osteogenic cells and osteoid tissue for transplantation. Bone morphogenic proteins (BMP-2) and indispensable ECM proteins both directed differentiation inside alginate beads. Laminin and collagen IV basement membrane matrix proteins fixed and organized MSCs onto the alginate matrix, and BMP-2 drove differentiation, osteoid tissue self-assembly, and small-scale mineralization. Augmentation of alginate is necessary, and we showed that a few rationally selected small proteins from the basement membrane (BM) compartment of the ECM were sufficient to up-regulate cell expression of Runx-2 and osteocalcin for osteoid formation, resulting in Alizarin red-positive mineral nodules. More significantly, nested BMP-2 and BM beads added to a non-union skull defect, self-generated osteoid expressing osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN) in a chain along the defect, at only four weeks, establishing a framework for complete regeneration expected in 6 and 12 weeks. Alginate beads are beneficial surgical devices for transplanting therapeutic cells in programmed (by the ECM components and alginate-chitosan properties) reaction environments ideal for promoting bone tissue.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권5호
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• pp.191-198
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• 2022

치과용 임플란트 재료로 주로 사용되는 지르코니아 및 티타늄 합금은 생체불활성 특징으로 인하여 골유착 및 골형성 능력이 떨어진다. 이러한 문제를 쉽고 간단하게 해결하기 위한 방법으로는 생체활성 물질을 표면에 코팅하여 생체 활성을 높이는 방법이 있다. 본 연구에서는 우수한 골결합 능력을 가진 실리케이트계 세라믹인 아커마나이트(Ca₂MgSi₂O₇)를 고상반응법으로 합성하고, SBF 용액 내 침적실험을 통하여 합성 아커마나이트 분말의 생체활성을 분석하였다. 고상반응 출발원료로는 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산마그네슘(MgCO₃), 이산화규소(SiO₂) 분말을 사용하였다. 분말을 혼합 및 건조한 후, 가압 성형하여 디스크 형태로 만든 후, 고상반응 온도를 변화시키며 아커마나이트 상의 합성을 유도하였다. 합성된 아커마나이트 펠릿의 용해 및 생체활성 분석을 위하여 SBF 용액 내 침적 시키고, 침적시간에 따라 아커마나이트의 표면 용해 및 하이드록시아파타이트 석출을 분석하였다. 합성반응 온도가 높아질수록 아커마나이트 상이 뚜렷하게 나타난 반면에, SBF 용액 내 용해는 천천히 진행되었다. 합성된 아커마나이트 분말의 생체활성도는 대체적으로 우수하였으나, 그 중에서도 1100℃에서 고상반응 하여 합성한 분말에서 적절한 용해 및 하이드록시아파타이트 입자의 석출이 잘 일어나는 것으로 분석되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권8호
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• pp.1017-1025
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• 2022

Bone homeostasis is regulated by constant remodeling through osteogenesis by osteoblasts and osteolysis by osteoclasts and osteoporosis can be provoked when this balance is broken. Present pharmaceutical treatments for osteoporosis have harmful side effects and thus, our goal was to develop therapeutics from intrisincally safe natural products. Fucoidan is a polysaccharide extracted from many species of brown seaweed, with valuable pharmaceutical activities. To intensify the effect of fucoidan on bone homeostasis, we hydrolyzed fucoidan using AMG, Pectinex and Viscozyme. Of these, fucoidan biotransformed by Pectinex (Fu/Pec) powerfully inhibited the induction of tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity in osteoclasts differentiated from bone marrow macrophages (BMMs) by the receptor for activation of nuclear factor-κB ligand (RANKL). To investigate potential of lower molecular weight fucoidan it was separated into >300 kDa, 50-300 kDa, and <50 kDa Fu/Pec fractions by ultrafiltration system. The effects of these fractions on TRAP and alkaline phosphatase (ALP) activities were then examined in differentiated osteoclasts and MC3T3-E1 osteoblasts, respectively. Interestingly, 50-300 kDa Fu/Pec suppressed RANKL-induced osteoclasts differentiation from BMMs but did not synergistically enhance osteoblasts differentiation induced by osteogenic agents. In addition, this fraction inhibited the expressions of NFATc1, TRAP, OSCAR, and RANK, which are all key transcriptional factors involved in osteoclast differentiation, and those of Src, c-Fos and Mitf, as determined by RT-PCR. In conclusion, enzymatically low-molecularized 50-300 kDa Fu/Pec suppressed TRAP by downregulating RANKL-related signaling, contributing to the inhibition of osteoclasts differentiation, and represented a potential means of inducing bone remodeling in the background of osteoporosis.

• 한국치위생학회지
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• 제23권4호
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• pp.219-226
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• 2023

연구목적: 이 연구는 대황 추출물이 골수 유래 대식세포(BMM)에서 파골세포 분화에 미치는 영향을 조사하는 것을 목적으로 한다. 파골 세포는 골 재흡수 및 재형성에 중요한 역할을 하며, 파골 세포의 조절 장애는 다양한 골 관련 질환을 유발할 수 있다. 잠재적인 항염증 특성을 가진 약용 식물인 대황은 뼈 대사를 조절하는 것으로 제안되었다. 연구방법: 생후 5주령의 C57BL/6 마우스의 대퇴골과 경골에서 BMM을 분리하고 M-CSF(mouse macrophage colony-stimulating factor) 존재하에 3일간 배양한 후 M-CSF와 파골 세포 분화를 유도하기 위한 핵 인자-κB 리간드(RANKL)의 활성화제를 처리하였다. 연구결과: 대황 추출물로 처리하면 BMM에서 파골 세포 분화가 현저하게 억제되었다. 또한 대황 추출물은 파골세포 형성에 필수적인 유전자인 TRAP(tartrate-resistant acid phosphatase) 및 CTSK(cathepsin K)의 mRNA 발현을 억제하였다. 또한 파골세포 분화에 중요한 전사 인자인 활성화된 T 세포 c1(NFATc1)의 핵 인자의 RANKL 유도 발현을 억제하였다. 결론: 이러한 결과는 대황 추출물이 BMMs에서 파골 세포 형성에 억제 효과가 있음을 나타낸다. 따라서 대황 추출물은 비정상적인 파골 세포 활동과 관련된 뼈 관련 질환의 치료를 위한 유망한 치료제이다. 잠재적인 임상 적용을 완전히 이해하기 위해서는 메커니즘에 대한 추가 연구와 탐색이 필요하다.