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Jun 29, 2023

n에 대한 인간 조골세포의 반응

과학 보고서 6권,

Scientific Reports 6권, 기사 번호: 22832(2016) 이 기사 인용

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나노 크기의 수산화인회석(n-HA)은 생체 활성 물질로 간주되며 뼈 임플란트 재료인 폴리에테르에테르케톤(PEEK)에 종종 혼합됩니다. 높은 수준(40%)의 나노 크기 수산화인회석(n-HA/PEEK)을 함유한 PEEK 복합재와 직접 접촉 시 조골세포의 전반적인 단백질 발현 조절을 밝히고 포괄적인 생체 효과를 설명하기 위해 정량적 단백질체학 분석을 수행했습니다. 순수 PEEK와 비교하여 n-HA/PEEK에서 배양된 인간 조골세포 유사 세포 MG-63. 정량적 단백질체학 분석 결과, 상향 조절된 단백질에서 가장 풍부한 카테고리는 칼슘 이온 과정 및 관련 기능과 관련이 있는 반면, 하향 조절된 단백질에서 가장 풍부한 카테고리는 RNA 과정과 관련되어 있는 것으로 나타났습니다. 이는 n-HA/PEEK 복합체에서 세포 증식을 억제하여 세포 접착 및 분화 촉진의 분자 메커니즘에 대한 이해를 향상시켰습니다. 또한 배양 환경의 칼슘 이온 수준은 증가하지 않았지만 물질 표면에 고정된 칼슘만이 세포 내 칼슘 관련 과정에 영향을 미치는 것으로 나타났으며 이는 n-HA/PEEK의 더 높은 세포 내 Ca2+ 농도에 의해 반영됩니다. . 이번 연구를 통해 복합재료의 다양한 생체적합성에 대한 보다 포괄적인 인식을 얻을 수 있을 것이다. 이는 단백질체학이 새로운 생물학적 효과 발견에 유용하다는 것을 추가로 입증합니다.

폴리에테르에테르케톤(PEEK)은 우수한 기계적 특성, 고온 내구성, 우수한 내화학성 및 내피로성을 지닌 반결정성 열가소성 수지입니다. 현재 사용 가능한 가장 진보된 엔지니어링 열가소성 수지 중 하나인 이 소재는 항공우주 및 해양 산업에서 폭넓게 응용됩니다. 생체 의학 응용 분야의 경우 PEEK는 기계 가공 및 열 컨투어링을 통해 반복적으로 멸균하고 쉽게 성형할 수 있는 능력을 포함하여 추가적인 이점을 제공합니다. 최근 몇 년 동안 PEEK 폴리머는 생의학 분야, 특히 하중 지지 정형외과 응용분야1 및 치과 응용분야2 분야로 크게 진출했습니다. 이는 벌크 상태에서 생체 비활성3 및 소수성으로 간주되며 종종 기질 물질4로 사용됩니다. 생체활성을 얻기 위한 PEEK의 변형은 많은 연구자들의 관심을 끌었습니다5,6,7,8. 뼈 임플란트 재료의 목적은 골유착을 촉진하기 위해 조골세포 접착 및 증식을 가속화하는 것입니다. 대부분의 생체 활성 PEEK 복합재는 PEEK와 생리 활성 성분을 혼합하여 제조됩니다. 수산화인회석(HA)은 칼슘과 인의 비율이 천연 뼈의 비율과 유사하여 생체 활성 물질로 생물 의학에서 널리 사용됩니다9. 따라서 HA/PEEK 구성은 일련의 PEEK 기반 복합 재료5,10,11,12,13에서 보고되었습니다. 이러한 HA/PEEK 복합재는 생체 활성 임플란트로서 큰 가능성을 보여주었습니다4,13. 용융 혼합 및 사출 성형은 HA 분율이 최대 40%인 HA/PEEK 복합재를 생산하기 위해 문헌에 보고된 일반적인 방법이었습니다14. Yu 등은 HA/PEEK 복합재의 생체 활성이 복합재의 HA 부피 비율이 증가함에 따라 증가한다고 보고했습니다10. HA 로딩이 높은 HA/PEEK 복합재에 대한 PEEK 복합재에 대한 동물 모델의 조직학적 연구가 개발되었습니다. 골아세포 활동은 이식 기간이 길어지면 성숙한 뼈가 발달하면서 층판 뼈 내에서 골양체와 골세포가 형성되는 것으로 나타났습니다14.

나노크기의 생체재료는 생체의학 분야에서 큰 주목을 받고 있다. 나노 크기의 수산화인회석은 마이크로 크기의 수산화인회석보다 세포 부착 촉진, 세포 성장 및 세포 사멸 억제에 더 나은 효과를 갖는 많은 생리 활성 기능을 가지고 있는 것으로 보고되었습니다15,16. PEEK 나노 복합재로 만든 임플란트는 생체 활성 증가 및 기계적 특성 향상과 같은 여러 가지 장점을 가지고 있습니다17,18. 나노 크기의 수산화인회석/PEEK 복합재는 세포 부착, 퍼짐, 증식, 알칼리성 포스파타제 활성, 칼슘 결절 형성 및 골형성 분화 관련 유전자의 발현을 포함한 세포의 기능을 촉진할 수 있습니다19. 나노복합재료의 성공적인 생의학 응용을 위해서는 생물학적 부작용과 안전성을 고려해야 합니다. 특정 크기와 표면적의 나노 입자는 의도하지 않은 결과/독성을 일으킬 수 있습니다. HA 나노입자를 조골세포에 첨가한 후 세포 집단의 상당한 감소가 발견되었으며20 HA 나노입자가 폐 계면활성제에 미치는 시간에 따른 독성학적 영향도 나타났습니다21. 그럼에도 불구하고 나노입자는 일반적으로 임플란트에 단독으로 사용되지 않고 복합재료에서 첨가제 역할을 하는 경우가 많다. 따라서 나노입자 단독 및 최종 복합 조성에 대해 생체활성과 독성을 모두 평가해야 합니다. PEEK는 전통적인 생리활성 성분을 첨가하지 않고도 우수한 생물학적 상호작용을 갖는 것으로 보고되었습니다22. 나노 크기의 HA(n-HA)를 포함하는 PEEK 구성이 유리 n-HA의 부작용을 줄이고 원하는 다른 성능을 가져올 수 있는지 여부를 신중하게 평가할 필요가 있습니다.