스테인리스강과 티타늄표면의 단백질 부착 비교 분석

Abstract

치과 분야에서의 임플란트 사용은 지속적으로 이루어지고 있으며. 임상적으로 더 적합한 임플란트 재료에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 치과 임플란트 재료로서 스테인리스강은 티타늄에 비해 경제적인 장점을 가지고 있지만, 부족한 골유착 능력으로 인해 효과적인 임플란트 재료로 평가되고 있지는 않다. 티타늄과 비교하여 스테인리스강이 골유착 능력의 차이를 나타내는 것은 osteoblast의 증식과 부착이 상대적으로 부족하기 때문이다. 하지만 어떤 원인 때문에 스테인리스강 표면에 osteoblast의 부착이 잘 일어나지 않는지는 명확히 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 두 재료표면에서의 세포접착 단백질의 부착 정도가 골유착 능력에 영향을 미친다는 가정 하에, 스테인리스강과 티타늄에 혈청단백질의 부착정도 차이를 알아보았다. 표면 연마도가 비슷한 지름 22mm의 디스크 형태로 Tissue Culture Plate(TCP), Titanium(Ti), AISI 316L Stainless Steel(SS) 시편을 제작하였다. well plate에 각각의 디스크와 bovine serum을 넣고, 37℃의 incubator에서 7일간 유지시켜 디스크에 세포접착 단백질의 부착이 일어나도록 한 후, SDS-PAGE 전기영동을 통해 각 재료에 부착된 단백질을 확인하였다. 단백질 분석결과 디스크의 재료에 따라 유사한 패턴을 확인할 수 있었으며, 티타늄과 스테인리스강의 단백질 부착 패턴의 전체적인 경향은 같았다. 특히 골유착과 관련한 단백질들인 vitronectin (54.9kDa), osteopontin (35.4kDa), fibronectin (262.7kDa)의 부착은 티타늄과 스테인리스강 양쪽에서 거의 같게 나타났다. 따라서 스테인리스강이 티타늄에 비해 골유착 능력이 부족한 것은 초기 세포부착 단백질의 부착 능력 보다는 스테인리스강의 부식성에 기인한 생체적합성 차이일 가능성이 크다고 결론지을 수 있다. 본 연구에서는 티타늄과 스테인리스강 표면에서의 단백질 부착을 7일 동안 유도하였으나, 스테인리스강의 부식성에 대해 확인하기 위해서는 표면에서의 더 장기적인 반응에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다.

Dental implants have been used increasingly, and further studies on the most suitable implant materials have also been in progress. Although the Stainless steel has an advantage in price compared to the Titanium, it is not considered as a good dental implant material due to insufficient osseointegration. This is because a few osteoblasts proliferate and adhere to stainless steel surfaces compared to titanium surfaces. However, the reason why a few osteoblasts adhere to stainless steel surfaces is not clearly discovered yet. In this study, we investigate differences in attachment of serum proteins between stainless steel and titanium surfaces under the assumption that osseointegration is affected by attachment of cell adhesion proteins to surfaces. First, we prepare Tissue Culture Plate(TCP), Titanium(Ti), and AISI 316L Stainless Steel(SS) disks( diameter : 22mm ) with similar surface roughness. After inducing attachment of cell adhesion proteins for 7 days by incubating each disk with bovine serum at 37℃, we check proteins attached to each material using SDS-PAGE gel electrophoresis. It is confirmed from experiment that overall protein attachment patterns of stainless steel and titanium are same. Particularly, attachments of cell adhesion proteins such as vitronectin (54.9kDa), osteopontin (35.4kDa), and fibronectin (262.7kDa) in both stainless steel and titanium are almost identical. Therefore, we can conclude that insufficient osseointegration of stainless steel is not caused by the lack of protein attachment, but it is caused by the lack of biocompatibility due to corrosion tendency. Further researches to confirm the insufficient osseointegration of stainless steel due to the corrosion of stainless steel surfaces would be interesting as a future work.