자가골을 대체할 수 있는 재료
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자가골을 대체할 수 있는 재료
  • 승인 2006.01.16 11:02
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자가골을 대체할 수 있는 재료

동종골, 이종골, 합성골 등 자가골을 대체할 수 있는 재료들이 비용 절감 이외에도 수술시간의 단축 및 골 채취를 위한 이차적인 수술의 불필요성에 의한 질병 이환율의 감소 등에 의해서 이러한 다양한 재료들의 사용은 점차 각광을 받고 있다.

동종골과 이종골, 합성골 등이 있으며, 대체물 단독 혹은 혼합하여 골이 부족한 부위에 사용되고 있다. 이들 재료들의 사용으로 골 이식술은 간단하고, 개인 치과에서도 시행할 수 있으며, 국소마취 하에서 수술이 가능하다. 비용 절감 이외에도 수술시간의 단축 및 골 채취를 위한 이차적인 수술의 불필요성에 의한 질병 이환율의 감소 등에 의해서 이러한 다양한 재료들의 사용은 점차 각광을 받고 있다.
동종골과 이종골은 자가골의 단점인 수술부위 이외의 외상을 주지 않으면서 원하는 양을 획득할 수 있는 장점이 있지만, 이물질로 인해 면역거부반응을 초래하거나 감염의 위험성, 오염 등이 있다. 이중 동종골과 이종골이 가지고 있는 항원성이 가장 큰 단점이므로 이들의 항원성을 제거하고 생체조직 적합성을 얻기 위하여 단순, 냉동 건조, 탈회, 방사선 조사압, 열, 멸균 등의 다양한 방법으로 처리 보관되고 있다. 특히 탈회는 골기질의 골형성 단백질을 제거하지 않으며, 골유도능을 유지하고 있어 숙주조직의 신생골 형성능력을 쉽게 하는 것으로 알려져 있다.

동종골 이식재(allogenic graft material)
자가골 이식의 적당한 대체 방법이 다양한 방법으로 처리된 동종골이다. 동종골 이식재는 같은 종의 다른 개체로부터 획득한 조직으로 구성된다. 개체들은 보통 유전학적으로 다르기에 이식물은 항원성을 줄이기 위하여 다양한 방법으로 처리되어야 한다. 가장 흔한 방법으로 동결건조(lyophilization)가 있다.
동종골은 이식재로 사용되었을 때 골형성을 불완전하게 하고 지연시킬 수 있는 3가지 가능한 요소들은 다음과 같다.
(1) 자가골 이식재내에는 BMP의 양이 불충분하다.
(2) BMP의 방출이 불완전하다. 이것은 주위 숙주조직안으로 도달하기보다는 무기질 안에 머물러 있다.
(3) BMP에 대한 면역적 차단이 있다.
비록 동종골이 자가골에 비해 혈관재생이 늦지만 그들은 여전히 숙주골 침착에 골격으로서 도움을 제공한다.
골흡수와 골침착의 유동성은 동종골이 완전 대치될 때까지 지속되며, 이 과정은 ‘creeping substitution’ 혹은 ‘osteoconduction’이라 불린다. creeping substitution은 신선자가 이식재에서보다 동종 이식재에서 느리게 진행된다. 치유에 영향을 주는 변수들은 다음과 같다.
(1) 골 저장 처리법(deep frozen, freeze-dried 등)
(2) 골 무기성분 처리법(undecalcified, surface decalcified or fully decalcified)
(3) 사용된 골의 종류(cortical, cancellous)
(4) 이식재료의 물리적 상태(powder, chips, blocks or laminated strips)

1) 신선 동종골(fresh bone)
면역학적 거부 반응이 심하므로 이식된 동종 골편은 괴사되어 골형성에 직접 관여하지 못한다. 거부 현상으로는 세포성 면역반응이 주로 나타난다.

2) 냉동골(frozen bone)
면역거부반응을 약화시키는 저장 방법으로, 냉동 생물학적 기술인 냉동법을 사용하기도 한다. 이 방법은 동결건조골이나 탈회골에 비해 비교적 골의 강도가 유지되므로 힘을 받은 광범위한 골결손부의 재건에 사용된다. 또한 탈단백질화시키거나 끓인 골에 비해 더욱 혈류재생이 잘 되고, 흡수 및 재형성이 유리하다. 연골을 함께 이식하는 냉동 저장술은 매우 유용하다.

3) 냉동 감마선 조사 냉동골(frozen irradiated bone)
냉동된 동종골에 1.5~2.5 Mrad(15~25 KGy) 정도의 gamma선을 조사하여 사용한다. 이 방법은 보다 확실한 멸균 효과를 얻을 수 있으며, 면역반응을 감소시킬 수 있다.

4) 동결건조 비탈회골(freeze-dried non-demineralized bone)
사후 12~24시간이 경과되지 않은 기증자의 시신으로부터 채취한 피질골과 망상골을 탈지시킨 후 냉동 보관을 하였다가 동결건조 처리하여 사용하는 것이다. 동시에 다량의 이식재를 생산할 수 있는 장점이 있으나, 사체로부터 골을 채취하기 위한 무균 수술실 및 검사 및 처리를 위한 많은 장비와 인원이 필요하기 때문에 유지비용이 많이 든다.
동결건조된 골은 비탈회되거나 탈회되어 이용된다. 비탈회 동결건조 골은 골유도성보다 는 골전도성을 가지고 있으며, 이를 이식물로 사용하였을 때 천천히 흡수되고 광화(mineralize)된 골격은 새로운 골형성의 지지 역할을 한다. 혈관화는 새로운 골이 형성되기 전에 일어나야 하지만 광화된 동종골은 creeping substance에 의하여 천천히 재혈관화가 일어나기 때문에 상악동 거상술에 적응증이 되지 못한다. 이 재료는 장기간의 골 재형성의 기간으로 인하여 상악동과 같이 혈관화가 낮은 곳에서는 때때로 감염의 위험성이 높다.
만일 채취시 완벽한 무균적 처리가 안됐다고 여겨지는 경우에는 에틸렌옥사이드(ethylene oxide) 가스 멸균법이나 15~25 KGy(1.5~2.5 Mrad)의 감마선을 조사하는 방사선 멸균법(radiation sterilization)과 같은 2차 멸균을 시행한다.
이 재료는 체내에 삽입되어 흡수가 되므로 잔존 약물의 독성이 우려되는 에틸렌옥사이드 가스 멸균법보다 방사선 멸균법이 더 확실하고 안전하게 여겨지고 있으나, 설치하기가 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.

5) 탈회 동종골(demineralized allogeneic bone)
동종탈회 이식골은 골전도성과 골유도성을 동시에 가지고 있다. 탈회된 골은 산처리에 의하여 무기질이 제거되며 사용이 가능하게 될 때까지 세척되고 동결 건조된다. 제공하는 골이 탈회되었을 때 남아있는 유기질은 골을 형성하는 골형성 단백질(BMP)을 함유하고 있다.
주변의 간엽세포들은 이러한 단백 복합체로부터 골을 형성하는 세포로 분화하도록 신호를 받는다. 골유도성에 의한 골의 형성과정은 창상 부위의 혈류량에 의존하는 산소의 농도에 달려있다. 산소분압이 낮은 경우에는 골보다 섬유나 연골조직이 더 많이 형성된다.
탈회골은 결과적으로 이식재의 그램(gram)당 골 유도성을 증가시키기 위하여, 그리고 화학적으로 멸균된 항체없는 동종골(AAA)과 같이 항원방응을 줄이기 위하여 사용되기도 한다.
동결건조시킨 탈회골 가루들은 잘 흡수되지 않고 골전도 및 골유도 현상에 의해 신생골을 형성한다. 다양한 입자 크기의 동결건조시킨 탈회골에 의한 골생성 상태 연구 결과, 작은 입자가 큰 입자보다 단위 면적당 더 많은 양의 골을 유도하였다.
악골로부터 이용할 수 있는 자가골의 양은 제한되어 있기 때문에 광범위한 이식을 경우 탈회골은 자가골과 혼합되어 사용이 가능하며 자가골과 탈회골과의 혼합은 자가골로부터 제 1기의 골형성을 얻고 탈회골로부터 제2기의 골형성과 적절한 부피의 이식량을 얻는 장점이 있으며, 이러한 상승효과는 이식재료가 하나만 사용되었을 때보다 더 많은 골을 형성할 수 있다.

6) 동종 이인자형 연골
무균적으로 채취된 동종 이인자형 연골을 동결건조 처리하고 멸균시켜 사용한다. 이것은 다른 매식골 재료에 비해 비교적 혈관 재생속도 및 골 치환 속도가 느리다.
그러나 수술 후 외형을 더욱 장기간 유지할 수 있다는 장점이 있으므로 안면골의 외형 결손 부위를 수복하는 데 사용된다. 시술시 연골이 골막하로 위치되어 하부 골조직과 잘 접착되게 해야 하며, 상부의 연조직에 조그만 열개가 생겨도 감염되거나 이물반응으로 인하여 거부되어 상실될 수 있다.
최근에는 동물 실험에서 악관절 관절원판의 치환술에 이용되어 좋은 결과가 보고된 바 있다.


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