Biological Activities of Calcium Polyphosphate

Calcium polyphosphate의 생물학적 활성도에 관한 연구

이 연구의 목적은 다공성의 CPP 내부에 쥐의 장골의 골수에서 유래된 세포를 접종하고 3차 원적으로 배양하여 CPP가 골 형성을 위한 조직공학의 지지체로 적용가능한가를 연구하는 것과 Calcium PolyPhosphate(CPP)의 돌연변이 유발성을 검사하는 것이다. 무수 ($Ca(H_2PO_4)$)를 condensation하여 무결정의 ($Ca(PO_3)$)를 얻고 이를 용융하고 냉각시킨 후 분쇄하여 Calcium polyphosphate(CPP) powder를 얻었다. 다공성의 CPP는 5% $SiO_2$를 첨가하여 sponge 형태로 $450-550{\mu}m$ 소공의 크기를 가지는 것과(CPP-45ppi) $200-300{\mu}m$의 소공의 크기를 가지는 것(CCP-60ppi) 2가지로 제작하였다. 각각의 CPP matrices는 $5mm{\times}5mm{\times}1mm$의 블록 형태로 만들었다. 체중 100g 내외의 백서에서 장골(femur, tibia)을 채취하여 백서의 장골 골수 세포를 분리하여 배양한 후 24well에 CPP block을 넣고 CPP block 당 $10^5$개의 배양한 세포를 접종하였다. 배양 1, 7, 14, 및 21 일째에 각 well에서 trypsin EDTA를 이용하여 2회 반복하여 cell을 분리하였고, 원심분리한 후 hemacytometer로 측정하였다. 또, 45ppi와 60ppi, 그 리 고 Tissue Culture Polystyrene(control group)에 접종, 배양된 세포들의 염기성 인산분해효소활성도를 배양 7, 14, 및 21 일째에 각각 측정하였다. 각 기간별로 배양된 세포-CPP 혼합체내에서 세포의 부착 및 증식과 형성된 조직의 3차원적 형태를 관찰하기 위하여 주사전자현미경하에서의 관찰하였다. CPP의 돌연변이 유발성 검사 (mutagenicity test)를 위해 hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase(HPRT) assay를 하였다. NIH3T3 cell line과 CHO-K1 cell line으로 각각 $1000{\mu}g/m{\ell}$, $100{\mu}g/m{\ell}$, $10{\mu}g/m{\ell}$ 그리고 $1{\mu}g/m{\ell}$의 CPP 농도에서 측정하였다. 통계적 분석을 위해서 모든 측정은 각군당 4개체 이상 시험하였고, 각 측정값은 평균값${\pm}$표준편차로 나타내었다. 각 군간의 통계적 유의성 검정을 위해서 Analysis of variance(ANOVA)를 이용하였고 Tukey의 방법으로 사후분석을 실시하였다. 제작된 CPP matrices 소공들이 서로간에 연결이 잘 되어있는 형태였다. 두 가지로 제조된 CPP(45ppi와 60ppi) 모두에서 세포의 부착이 잘 일어났고, 부착된 세포의 분열도 잘 일어났다. 2 가지의 CPP 모두에서 7, 14, 21일째의 세포 수는 1일째에 비해 유의성 있게 증가하였다(P<0.01). 3차원적 구조인 Calcium PolyPhosphate에서 배양한 세포는 24well dish(tissue culture polystyrene)에서 평면적으로 배양한 대조군의 세포에서 보다 염기성 인산분해효소 (Alkaline Phosphatase)를 유의성 있게 높게 나타냈다. 주사전자현미경에서 세포-CPP 혼합체를 관찰한 결과, CPP block에 세포들이 잘부착되어 있었고, 시간이 지남에 따라 세포가 여러 층을 형성하면서 뭉치는 현상을 보였다. 또, HPRT assay 결과 , Calcium PolyPhosphate는 돌연변이 유발성을 보이지 않았다. 이상의 결과로 볼 때 CPP에는 세포부착이 잘 일어나고, 지지체 상에서 세포의 분열도 활발하게 일어나므로 골조직을 위한 조직공학의 우수한 지지체가 될 수 있을 것으로 사료된다.