• 대한치과보철학회지
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• 제45권3호
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• pp.375-381
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• 2007

Statement of problem. Prior to determining an optimal width of micropatterned grooves provided on titanium substrata, we have done a pilot study using surface topographies in combined microm and submicrom levels. Purpose. The purpose of this study was twofold 1) to assess the proliferation and 2) to analyze the expression of genes encoding the intracellular signaling proteins involved in cell-substratum adhesions and adhesion-dependent G1 phase cell cycle progression of human gingival fibroblasts plated on smooth and microgrooved/acid-etched titanium substrata. Material and methods. Three groups of titanium discs as NE0 (smooth Ti substrata), E15 (Ti substrata with microgrooves of $15{\mu}m$ of spacing and $3.5{\mu}m$ in depth and with further acidetching), and E30 (Ti substrata with microgrooves of $30{\mu}m$ spacing and $3.5{\mu}m$ in depth and with further acid-etching) served as the human gingival fibroblasts' substrata. Viability and proliferation of fibroblasts were determined using an XTT assay. Gene expressions of fibronectin, ${\alpha}5$ integrin, CDK4, and $p27^{kip}$ were analyzed in RT-PCR. Cell-substratum interactions were analyzed in SEM. Results. From the XTT assay at 24 h incubation, the mean optical density (OD) value of E15 was significantly greater than the values of E30 and NE0. At 48 and 96 h however, the mean OD values of E30 were significantly greater than the values of E15 and NE0. No differences in the expression of PCR transcripts at 96 h incubations were noted between groups, whereas at 48 h, an unexpected increase in the expression of all the transcripts were noted in E15 compared with other two groups. Fibroblasts were observed to orient and adhere inside the microgrooves. Conclusion. Micropatterned grooves and acid-etching on Ti substrata alter viability and gene expression of adhered human gingival fibroblasts.

• 대한치과보철학회지
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• 제45권6호
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• pp.787-794
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• 2007

Statement of problem. Surface microgrooves on Ti substrata have been shown to alter the expression of genes responsible for various biological activities of cultured fibroblasts. However, their effect on enhancing cell proliferation is not yet clear. Purpose. The purpose of this study was to determine the dimension of surface microgrooves on Ti substrata that enhances proliferation and alters gene expression of cultured human gingival fibroblasts. Material and methods. Commercially pure Ti discs with surface microgrooves of monotonous $3.5{\mu}m$ in depth and respective 15 and $30{\mu}m$ in width were fabricated using photolithography and used as the culture substrata in the two experimental groups in this study (TiD15 and TiD30), whereas the smooth Ti was used as the control substrata (smooth Ti group). Human gingival fibroblasts were cultured on the three groups of titanium substrata and the proliferation, DNA synthesis, and gene expression of theses cells were analyzed and compared between all groups using XTT assay, BrdU assay, and reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), respectively. Results. From the XTT assay at 48 h incubation, the proliferation of human gingival fibroblasts in TiD30 was significantly enhanced compared to that in smooth Ti and TiD15. The results from the BrdU assay showed that, at 24 h incubation, the DNA synthesis was significantly enhanced in TiD30 compared to that in smooth Ti. In RT-PCR, increase in the expression of PCR transcripts of fibronectin, CDK6, $p21^{cip1}$ genes was noted at 48h incubation. Conclusion. Surface microgrooves $30{\mu}m$ in width and $3.5{\mu}m$ in depth on Ti substrata enhance proliferation and alter gene expression of cultured human gingival fibroblasts.

• 대한치과보철학회지
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• 제53권3호
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• pp.198-206
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• 2015

목적: 다양한 크기의 마이크로그루브가 형성된 티타늄 표면에 열산화 처리를 한 복합 표면의 표면특성을 규명하고, 인간치주인대세포 배양 시 표면에 따른 다양한 세포행동들간 차이와 상관관계를 분석하고자 하였다. 재료 및 방법: Grade II 티타늄 디스크를 시편으로 제작하였다. 포토리소그라피를 이용하여 티타늄 시편의 마이크로그루브 크기를 폭/깊이 $0/0{{\mu}m}$, $15/3.5{{\mu}m}$, $30/10{{\mu}m}$, $60/10{{\mu}m}$로 각각 형성하였다. 평활한 티타늄 표면인 대조군(ST)을 제외한 모든 실험군(ST/TO, Gr15-TO, Gr30-TO, Gr60-TO)에 $700^{\circ}C$에서 3시간동안 열산화 처리하고, 주사현미경 사진을 사용하여 표면특성을 평가하였다. 인간치주인대세포를 배양한 후 BrdU (Bromdeoxyuridine) 실험, 알칼리성 인산가수분해효소 활성 실험, 세포외 칼슘 침착 실험을 통해 세포접착, 세포분화 및 골광화를 평가하였다. 통계분석으로는 일요인분산분석과 피어슨상관관계분석(SPSS version 17.0)을 사용하였다. 결과: 열산화를 동반한 마이크로그루브가 형성된 실험군(Gr15-TO, Gr30-TO, Gr60-TO)들은 평활한 대조군(ST)과 단순 열산화 처리 실험군(ST-TO)에 비하여 BrdU 실험, 알칼리성 인산가수분해효소 활성 실험, 세포 외 칼슘 침착 실험 모두에서 유의하게 증가된 활성도를 나타내었다. 특히, Gr60-TO군은 대조군 및 Gr15-TO, Gr30-TO, Gr60-TO 군 등에 비해 가장 증진된 세포접착 및 골아세포분화/골광화를 나타냈다. 결론: 본 연구의 한계 내에서, 열산화 처리 및 마이크로그루브 복합 티타늄 표면은 골아세포분화에 효과적 방법임이 확인되었다. 본 연구에서 규명 된 적정한 마이크로그루브 크기와 열산화 처리 조건은 마이크로그루브-열산화 복합 표면 티타늄 임플란트 개발의 기초 확립에 기여할 수 있을 것이다.

• 대한치과보철학회지
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• 제55권4호
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• pp.361-371
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• 2017

목적: 마이크로그루브 상 인간치은섬유아세포의 유전자발현감식을 DNA microarray를 이용하여 연구하는 것이다. 재료 및 방법: Grade II 티타늄 시편을 이용하여 표면에 마이크로그루브(폭/깊이: $60{\mu}m/10{\mu}m$, E60/10)를 형성하고 불산으로 산에칭하여 실험군으로 사용하였다. 표면처리를 하지 않은 평활한 티타늄 표면(NE0)을 대조군으로 사용하였다. 실험군과 대조군에 인간치은섬유아세포를 배양한 후 total RNA를 추출하였다. Oligonucleotide microarray를 시행하여 실험군과 대조군 간 다양한 유전자 발현량의 변화를 확인하였다. KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) pathway analysis를 통해 DNA chip의 발현 결과를 mapping하여 실험 조건에 따른 유전자 발현량의 변화를 pathway 수준에서 파악하였다. 결과: E60/10 마이크로그루브 표면과 NE0 표면에 대한 유전자 발현량 비교분석 결과, NE0 표면에 비하여 E60/10 마이크로그루브 표면에서 1.5배 이상 유의한 발현 차이를 보인 유전자는 123개, 2배 이상 유의한 발현 차이를 보인 유전자는 19개였다. 실험 조건에 따른 유전자 발현량의 변화를 KEGG pathway analysis를 통하여 확인하였고, 다양한 유전자 발현 결과들 중 대표적인 세포접착, 증식, 활성 관련 세포신호전달을 규명하였다. 결론: 마이크로그루브 표면은 다양한 유전자 발현 변화를 유도하고 관련 세포신호 전달을 유도한다. 본 연구의 결과에 따라서, 마이크로그루브는 유전자 발현 변화 및 세포신호 전달 활성화 등을 통한 세포활성도 증진을 필요로 하는 다양한 생체재료들의 표면으로 사용될 수 있다.