Barrier membrane is an important element for Guided Bone Regeneration (GBR) treatment to gain the space for bone growth with protection of invasion of epithelial cells into the bone defect. Currently, usage of biodegradable membrane is the mainstream for GBR, and collagen-derived membranes are widely used. However, the membranes made from animals may contain infectious agents and their degradation behavior is difficult to control. Therefore, synthetic biodegradable polymer membranes have been attracting attention among clinicians.
In addition to the barrier effects, the ability to promote bone growth is a favorable function for the membranes used for GBR. From this point of view, membranes with bilayer structure, which exhibit capabilities to block epithelial tissue invasion on one side and support osteoblastic cell activities on the other side, is advantageous. In collaboration with the manufacturer, we fabricated a bilayer membrane composed of poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA). This membrane had a compact outer layer and a porous inner layer, and was found to function as expected. However, its degradation behavior and mechanical properties remained to be further improved.
Next, using copolymer of poly(L-lactic acid) and poly(caprolactone), a new bilayer membrane was fabricated (PLCL membrane). In vitro analysis revealed that the experimental PLCL bilayer membrane demonstrated excellent stretching and fitting properties, suggesting good clinical operability. The experimental membrane also demonstrated slower degradation compared with the commercial single layer membrane made of PLGA. Cell proliferation and osteogenic differentiation were promoted on the inner porous layer of the PLCL membrane, resulting in enhancement of bone regeneration. Additionally, the PLCL membrane was able to prevent bacterial penetration due to the compact structure of outer layer. Based on those findings, the experimental PLCL bilayer membrane was successfully commercialized as Cytrans Elashield® (GC, Tokyo) recently.
In this presentation, our approach to develop new bilayer polymer membranes and their clinical usefulness will be summarized.

의학, 치의학 치료에서 궁극적인 방향은 기능을 갖는 조직의 재생(tissue regeneration)일 것이다. 현재 치아경조직 및 치수질환의 치료는 재생(regeneration)에 의한 기능 회복(full restoration)보다는 기계적 수리(repair)에 의한 기능회복 수준(partial restoration)에 가깝다. 완전한 기능의 회복을 위해서는 생물학적 재생에 가까운 방향으로 궁극적 치료가 이뤄져야 하지만, 아직 치의학 치료기술이나 연구단계는 특히 경조직이나 치수조직 재생치료에 있어서는 초보단계라고 할 수 있고, 그에 따라 여러 방향에서 연구들이 진행되고 있다. 치수와 상아질은 연조직과 경조직으로 물리적, 생물학적 성질이 전혀 달라 보이지만 사실 긴밀하게 연결되어 있어 치수-상아질 복합체라고 명명이 되고 있다. 치수재생을 위해서는 치수-상아질 경계를 형성할 상아질이 동시에 재생되어야 할 것이며, 상아질이 재생되기 위해서는 하방에 치수가 적어도 건전하게 유지되어야 한다. 이러한 치수 재생, 치수-상아질 복합체의 재생은 치수 생물학(Pulp biology) 연구자들과 수복 및 근관치료 임상가들에게 꾸준한 연구주제로 남아 있다.

Elastin-like polypeptide(ELP)는 최초 돼지의 elastin에서 추출한 폴리펩타이드로 유전자 재조합법을 통해 합성이 가능하다. Val-Pro-Gly-Xaa-Gly의 다섯개의 아미노산의 펜타펩타이드가 반복되는 구조이며, Xaa는 proline을 제외한 아미노산으로 채워지는 단순하고 규칙적인 구조를 이루고 있다. ELP의 주요한 특징으로는, 1) 탄성과 복원력이 우수하고, 2) 생체 친화적이며, 3) 온도에 따라 가역적으로 응집도의 차이를 보이며, 4) 유전공학적 변형이 용이(genetically tunable)한 점을 들 수 있다. 그리하여, ELP는 약물전달체 기능, 단백질 분리, 조직공학 등 다양하게 이용이 되고 있으며, 앞으로도 생체재료로써 응용가능성의 확대가 예상되고 있다.

본 연자는 치수-상아질 복합체 재생치료에 많이 이용된 무기 복합물의 물성개선을 위한 ELP 연구를 진행해오고 있으며, 본 발표에서 그 동안 진행된 연구와 임상적 의의 및 전망에 대해 말씀드리고자 한다.