여러 가지 사고나 질병에 의해 큰 크기의 골 결손부가 발생했을 때 골 충진재를 사용하게 된다. 이 때 사용되는 골 충진재는 그 기원에 따라 자가골, 동종골, 이종골, 합성골로 분류된다.
자가골은 자기 뼈의 일부를 사용하는 것으로, 살아있는 세포를 포함하고 있는 것이 특징이고 뼈를 형성하는데 필요한 모든 생물학적/화학적 물질이 포함되어 있기 때문에 골 형성능(osteogenicity)이 가장 우수하다. 하지만 공여부에 새로운 환부를 형성하게 되고, 많은 양을 사용할 수 없으며, 일반 개원가에서 채득하기 어렵기 때문에 우수한 특성에도 불구하고 그 사용이 제한된다.
동종골은 기증된 사체로부터 채득되며, 자가골과 다른 점은 살아있는 세포를 포함하지 않는다는 것이다. 이는 골 형성 단백질(BMP; bone morphogenic protein)과 같이 뼈 형성에 필요한 생물학적 물질이 포함되어 있기 때문에 골 유도능(osteoinductivity)이 발현된다. 하지만 전 세계적으로 뼈 공여자 수의 감소에 의해 다른 제품에 비해 가격이 상대적으로 높고 공여자가 갖고 있던 질병에 의한 감염 가능성이 잠재해 적극적으로의 사용은 역시 제한된다.
이종골은 동물의 뼈를 사용하기 때문에 자가골이나 동종골이 갖고 있던 사용 양의 제한성이 해소된 제품이다. 이는 소, 말, 돼지 등의 뼈를 가공하여 사용하며 그 가공방법에 따라 세 가지 제품으로 나뉜다. 이종골 제조 시 뼈 안에 존재하는 각종 유기물, 특히 콜라겐의 효과적인 제거는 높은 골 전도성을 갖는 골 충진재 획득의 관건인데, 콜라겐이 골 충진재 내에 잔존할 경우 염증반응 발생하여 뼈 생성능이 저하된다. 이종골은 자가골이나 동종골과는 달리 뼈 안에 존재하는 각종 유기물을 제거하고 무기물의 형태로 사용하기 때문에 골 형성능이나 골 유도능은 발현되지 않고 신생골 형성 시 골 결손부의 공간을 채워주는 역할의 골 전도도(osteo-conductivity) 만이 존재한다.
이종골은 단백질 제거 방식에 의해 크게 세 가지로 구분되는데 첫 번째는 단백질의 일부를 제거하고 지방질은 완전히 제거하여 사용하는 방법, 두 번째는 화학처리를 통해 큰 분자량의 단백질을 작게 쪼갠 후 저온 열처리를 통해 단백질을 제거, 저 결정성 탄산 아파타이트 형태로 사용하는 방법이다. 세 번째 방법은 화학적 전 처리 과정 없이 고온열처리를 통해서 단백질을 완전히 태워버리는 방법인데, 이 경우 높은 결정도, 큰 입자크기 및 탄산기가 이산화탄소 형태로 열처리 중 날아가 버리고 결정성의 수산화아파타이트가 얻어진다.
합성골은 대량생산이 가능하여 상대적으로 저렴하며 물성조절이 쉽기 때문에 여러 형태로 개발이 이루어지고 있다. 이는 크게 인산칼슘계와 글라스계로 나뉘며 인산칼슘계는 다시 생분해성이 전혀 없는 수산화아파타이트계(hydroxyapatite), 생분해성이 있는 베타-삼인산칼슘계(β-tricalcium phosphate), 수산화아파타이트와 삼인산칼슘이 혼합돼 두 물질과 비교할 때 생분해성이 중간 정도인 이상인산칼슘(biphasic calcium phosphate) 계로 나뉜다. 글라스계는 최근 많이 사용되지 않고 있으며 글라스의 구성성분인 실리카를 주로 하여 인산, 칼슘, 마그네슘 등이 혼합된 재료가 사용된다.
이상과 같이 골 충진재는 그 원료물질의 유래에 따라 자가골, 동종골, 이종골 및 합성골의 네 가지로 크게 구분되며 각 기원에 따른 골 충진재를 제품위주로 설명하고자 한다.

1. 자가골 제품

자가골은 이식 후 처음 3주 동안은 이식재 내에 생존하는 세포들의 활동에 의해 골이 형성된다. 이 때 이식된 직후에 살아 있는 세포들의 양과 활성도에 의해 첫 단계의 골 치유 성공여부가 결정되므로 성공적인 초기 치유를 위해선 공여부에서 채취된 이식체 내의 세포 성분들이 파괴되지 않도록 모든 조치를 취해야 한다. 이식 후 4~8주에 시작되는 후기 단계는 숙주조직에서 신생골이 형성되면서 점차 성숙되고 계속적인 골 개조 과정을 거쳐 이식된 자가골은 서서히 흡수되며 신생골로 대체된다.
실제 자가골은 판매대상이 될 수 없기 때문에 출시된 제품이 있을 수 없었으나 한국자가치아뼈은행에서 환자 치아를 분쇄한 후 소독해서 다시 본인에게 식립하는 자가치아뼈이식시스템이 운영되고 있다.

2. 동종골 제품

동종골은 골 형성 단백질의 존재로 골 유도능 및 골 전도도를 갖고 있고, 공여부에 대한 수술이 필요없어 사용이 용이하다. 단점은 조작이 쉽지 않고 제조한 골 은행에 따라 골 형성능 차이가 심하며, 질환 보유자로부터의 면역 및 감염문제가 있을 수 있고, 가격이 다른 골 충진재에 비해 상대적으로 비싸다.
이는 뼈 안에 존재하는 골 형성 단백질을 방출시키는 기법에 따라 동결건조 비탈회골(freeze-dried non-demineralized bone)과 탈회동결건조골(demineralized free-dried bone allograft, demineralized bone matrix)로 구분된다. 동결건조 비탈회골은 사후 12~24시간이 경과하지 않은 사체 공여자 시신에서 채취한 치밀골 및 해면골을 탈지시킨 후 저온냉동 보관하였다가 동결건조 처리하여 사용한다. 한편 탈회동결건조골은 골 형성 단백질을 활성화시켜 간엽성의 전구체 기질의 골 유도 현상을 야기한다.

2-1. OraGRAFT®
Life Net Health사에서 제조된 동종골로(그림 2) 세포관련 요소들을 세척해 내는 Allowash Techno-logy에 따라 처리한 탈회동결건조골로 이루어져 있다. 주사전자현미경을 이용한 미세조직을 관찰해 보면 탈회처리 되었기 때문에 대부분 유기물질만이 관찰되고 아파타이트는 관찰되지 않는다. 골 충진재의 크기는 250~710㎛ 크기범위를 갖는다.

2-2. SureOssTM
인체조직의 수입은 ㈜ 오스템에서, 제조는 한스바이오메드사에서 이루어진 동종골로 동결건조골로 이루어져있다(그림 3). 골 충진재의 크기는 250~850㎛ 크기범위를 갖으며 탈회처리를 거치지 않았기 때문에 주사전자현미경으로 표면을 관찰 시 아파타이트 입자들이 콜라겐 번들 속에서 관찰된다.

2-3. Allo-Bone®, Allo-Oss™
대웅제약 자회사인 CG Bio사 제품으로서 동결건조골이다. Allo-Bone®의(그림 4) 경우는 100% 치밀골을 사용하였고 과립의 크기는 400-710 마이크로, 710-1600 마이크로 두 가지가 있다. Allo-Oss™의 경우는(그림 5) 치밀골과 해면골을 1:1로 혼합한 제품으로 All-Bone®과 같은 크기 범위를 갖는 과립이 판매된다.

3. 이종골 제품

이종골은 골 전도성이 있고 자가골이나 동종골에 비해 사용량에 제한이 없으며 상대적으로 저가인 장점이 있으나 낮은 생분해성과 항원성 문제 및 단백질이 완전히 제거되지 않았을 경우 광우병과 같은 인수공통 전염병이 걸릴 위험이 잠재해 있다. 이는 전술한 바와 같이 단백질 제거 방법에 따라 크게 세 가지로 구분된다.

3-1. 부분 탈 단백골

3-1-1. BBP®
㈜ 오스코텍 제품으로(그림 6) 소 뼈를 채취하여 에테르를 이용 지질을 제거하고 과산화수소수와 차아염소산 나트륨을 이용하여 단백질의 일부를 제거한 후 동결건조한 제품이다. 열처리 공정을 거치지 않아 뼈에서 발견되는 아파타이트 형태 그대로를 유지할 수 있고 심부에 존재하는 골 형성 단백질을 이용하고자 한 제품이다.

3-1-2. OCS-B®, OCS-H®
㈜ 나이벡사 제품으로 OCS-B®는 횡성 한우 뼈를(그림 7), OCS-H®는(그림 8) 제주산 말뼈를 이용하여 제조한 골 충진재이다. 한우 혹은 말의 해면 및 치밀골을 분쇄하여 골 분말을 만들고 이를 탈지 및 탈 단백 처리 후 낮은 온도에서 열처리 하여 단백질은 완전히 제거하고 사람 뼈 중에 존재하는 아파타이트와 유사한 물리적/화학적 성질을 갖는 저 결정성 탄산 아파타이트만을 남겨 제조하였다. 실제 임상에서 좋은 결과를 보이고 있고 전 세계적으로 시판 중이며 OCS-H®는 사진 8과 같이 equimatrix™란 상품명으로 판매 중이다.
3-1-3. Mega-Oss Bovine™
메가젠 임플란트사 제품으로(그림 9) 소뼈를 고온에서 열처리하여 단백질을 완전히 제거했으나 너무 높지 않은 온도를 택하여 탄산이온이 미량 남아있고 열처리를 통한 입성장도 크지 않게 제어된 고 결정성 탄산/수산화 아파타이트로 이루어진 제품이다. 해면골을 이용하여 다공성을 보인다.

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