KR100401464B1 - 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체표면 절삭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형체의 표면의 개구와 성형체 내의 내부 공극의 상호 연결성을 향상시켜 손상된 생체 조직에서 분리한 세포들을 접종 및 배양하는데 충분한 개구들이 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면에 제공될 수 있도록 성형체의 표면을 절삭하는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 절삭 방향을 따라서 연장하는 가이드 홈과 상기 가이드 홈과 교차하게 설치되는 프레임을 가지는 베이스; 상기 가이드 홈을 따라 상기 프레임을 관통하여 이동되도록 상기 베이스에 설치되는 성형체 지지대; 상기 프레임에 상하로 이동될 수 있도록 설치되는 회전 절삭 공구; 싱기 회전 절삭 공구의 측부에 설치되어 상기 회전 절삭 공구를 구동하는 구동 모터; 및 상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 절삭 공구의 상하 위치를 미세하게 조정하는 절삭 공구 조정 기구를 포함한다.

Description

생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치 {Apparatus for cutting a molding surface of biodegradable and biocompatible porous polymer scaffold}

본 발명은 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 생체조직 재생을 위해 활용되는 고분자의 기본적인 특성은 생체 분해성 및 생체 적합성인바, 이러한 조건을 만족하는 고분자로서 락트산 또는 글리콜산을 기본단위로 하는 지방족 폴리에스테르는 미국식품의약국(FDA)에 의해 승인을 받은 고분자로서 가장 널리 사용되어왔다.

생체조직 재생을 위해서는 생체 분해성 및 적합성 이외에도 높은 밀도의 세포 점착을 가능하게 하는 큰 표면적과 생체 내로의 이식 이후에 혈관의 형성 및 영양분, 성장인자, 호르몬 등의 물질 전달을 가능하게 하는 큰 공극의 크기와 공극들 사이의 높은 상호연결성(interconnectivity)을 가지고 있어야 한다.

이러한 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 제조 방법이 공개특허 제2000-60718호에 제안되었다.

이 특허에서는 무게 평균 분자량이 300,000인 폴리 L-락트산(PLLA)과 메틸렌클로라이드를 1:6의 무게비로 하여 PLLA를 메틸렌클로라이드에 용해시켜 고분자 용액을 제조한 후, 상압하에서 용매를 서서히 증발시켜 고분자 용액의 점도를 증가시켰다. 100 내지 500㎛의 크기 분포를 가지는 암모늄 바이카보네이트 염을 고분자:염 = 1:6의 질량비로 고분자 용액에 첨가한 뒤, 균일하게 혼합하여 고분자/염/용매로 구성된 고분자 젤을 형성하였다.

반경 25㎜, 두께 3㎜의 황동 주물에 고분자 페이스트를 주입한 뒤, 상압 하에서 용매인 메틸렌클로라이드를 증발시켜 제거한 후, 고분자/염 혼합물을 주물에서 분리하고, 40℃의 증류수에 침지하여 남아있는 염을 침출 방법으로 완전히 제거하여 고분자 지지체를 제조하였다. 염이 지지체로부터 침출될 때, 지지체 내로부터 염이 침출되는 부분에 공극이 생기게 된다.

염을 완전히 제거시킨 고분자 지지체는 진공건조기를 이용해 건조시킨 후, 수은 주입 공극 측정기(Mercury Intrusion Porosimetry, Porous materials, Inc., Ithaca, NY)를 이용해 공극률과 공극의 총 부피를 측정하였으며 그 결과를 아래의표 1에 정리하여 나타내었다.

표 1. 고분자 지지체의 공극률 및 공극의 부피

염:고분자(무게비)	염의 크기(㎛)	공극률(%)	공극의 부피(cm3/g)
6:1	100-500	86.60	7.82

한편, 고분자 지지체는 스퍼터(Sputter) 코팅기(Hummers, techniques, USA)로 아르곤 가스의 압력을 5psi로 조정한 후, 10㎃의 전류를 유지하면서 5분 동안 금으로 코팅한 후 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM, 필립스 535M)으로 고분자 지지체의 전체형상, 표면 및 단면의 구조, 내부 공극의 형상을 관찰하였다.

그러나, 상기된 바와 같은 방법에 의하여 제조된 염을 이용한 생체조직공학용 다공성 고분자 지지체는 성형체의 건조 동안 성형체의 표면에 얇은 막이 형성되는 것에 의하여 성형체의 표면의 개구와 성형체 내의 내부 공극이 단절됨으로써, 손상된 생체 조직에서 분리한 세포들을 접종 및 배양하는데 충분한 개구들이 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 표면에 제공되지 못한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 성형체의 표면의 개구와 성형체 내의 내부 공극의 상호 연결성을 향상시켜 손상된 생체 조직에서 분리한 세포들을 접종 및 배양하는데 충분한 개구들이 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면에 제공될 수 있도록 성형체의 표면을 절삭하는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치가 투명 상자체에 수용된 상태를 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치의 사시도.

도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라서 취한 단면도.

도 4a 및 도 4b는 성형체의 절삭 상태를 도시한 개략 평면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 성형체 표면 절삭 장치 2 : 베이스

3 : 가이드 홈 4 : 성형체 지지대

5 : 가이드 바 6 : 성형체 수용홈

7 : 손잡이 8 : 프레임

9 : 지지핀 10 : 가이드봉

11 : 브라켓 12 : 회전 절삭 공구

13 : 연결판 14 : 마이크로미터

15 : 이동축 16 : 구동 모터

17 : 성형체 인출홈

상기된 바와 같은 목적은, 절삭 방향을 따라서 연장하는 가이드 홈과 상기 가이드 홈과 교차하게 설치되는 프레임을 가지는 베이스; 상기 가이드 홈을 따라 상기 프레임을 관통하여 이동되도록 상기 베이스에 설치되는 성형체 지지대; 상기 프레임에 상하로 이동될 수 있도록 설치되는 회전 절삭 공구; 싱기 회전 절삭 공구의 측부에 설치되어 상기 회전 절삭 공구를 구동하는 구동 모터; 및 상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 절삭 공구의 상하 위치를 미세하게 조정하는 절삭 공구 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치에 의하여 달성될 수 있다.

상기에서, 상기 성형체 지지대는 전방에 손잡이가 설치될 수도 있다.

상기 성형체 지지대는 바람직하게 지지된 성형체의 유동을 방지하도록 성형체의 측면에 밀착될 수 있게 설치되는 다수의 지지핀들을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 상기 베이스, 성형체 지지대, 회전 절삭 공구, 구동 모터, 및 절삭 공구 조정 기구를 내부에 수용하는 투명의 상자체와, 상기 상자체 내부와 소통하도록 상기 상자체 외부의 일측벽에 설치되어 상기 상자체 내부의 분진을 제거하기 위한 분진 흡입관을 더 포함할 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치가 투명 상자체에 수용된 상태를 도시한 사시도이며, 도 2에는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치의 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치(1, 이하 절삭 장치라 한다)는 투명한 아크릴 패널로 만들어지는 상자체(100)에 수용된다. 이는 성형체(103)의 절삭시에 발생되는 분진이 대기중으로 비산되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상자체(100)에는 상자체(100) 내에서 비산되는 성형체 분진을 흡입하기 위한 분진 흡입관(102)이 상자체(100)의 후방에 위치된다. 상자체(100)의 전면에는 역시 투명 아크릴 판재로 만들어지는 도어(101)가 상하 방향으로 개폐될 수 있도록 설치된다.

절삭 장치(1)는 상자체(100)의 중앙 부분 바닥에 위치되는 베이스(2)를 가진다. 베이스(2)는 상자체(100)의 전후 방향으로 연장하는 직사각 형상의 판재로 형성되며, 중앙부에 그 길이 방향을 따라서 가이드 홈(3)이 형성되며, 가이드 홈(3)의 양측 상부에는 봉재로 만들어지는 한 쌍의 가이드 바(5)가 베이스(2)에 설치된다.

베이스(2)의 가이드 홈(3)에는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체를 지지하기 위한 성형체 지지대(4)가 슬라이드될 수 있도록 설치된다. 이러한 성형체 지지대(4)는 대략 50 × 50㎜의 크기를 가지는 성형체 수용홈(6)을 가지며, 성형체 수용홈(6)의 측부에는 가이드 바(5)와 결합되는 가이드공이 형성된다. 성형체 지지대(4)의 측부에는 수용홈(6)에 수용된 성형체를 용이하게 빼낼 수 있도록 성형체 인출홈(17)이 형성된다.

이러한 구조를 가지는 성형체 지지대(4)는 모터와 같은 구동 수단에 의하여 베이스(2)의 가이드 홈(3) 및 가이드 바(5)를 따라서 이동될 수 있으나, 도면에 도시된 바와 같이 성형체 지지대(4)의 전면으로부터 연장하는 손잡이(7)를 작업자가 수동으로 밀고 당기는 것에 의하여 이동될 수도 있다. 성형체 지지대(4)는 성형체(103)의 표면이 절삭되는 동안 성형체(103)의 유동을 방지하기 위한 다수의 지지핀(9)들이 성형체 수용홈(6)의 측면에 설치될 수도 있다.

베이스(2)에는 다수의 직립 부재(8a)와 직립 부재(8a)의 상부에 볼트와 같은 체결구들에 의하여 설치되는 상판(8b)으로 구성되는 프레임(8)이 설치되며, 직립 부재(8a)들 내에는 상하로 연장하는 다수의 가이드 봉(10)이 설치된다. 이러한 가이드 봉(10)에는 성형체 지지대(4)에 수용된 성형체의 표면을 절삭하기 위한 회전 절삭 공구(12)가 설치되는 브라켓(11)이 가이드되도록 설치된다.

회전 절삭 공구(12)는 성형체 지지대(4)의 이동로, 즉 가이드 홈(3) 및 가이드 바(5)와 교차하도록 위치되며, 양측에 설치되는 브라켓(11)을 통하여 프레임(8)에 설치되는 가이드 봉(10)을 따라서 상하로 이동될 수 있도록 설치된다. 회전 절삭 공구(12)의 어느 한 쪽에 위치되는 브라켓(11)에는 회전 절삭 공구(12)를 구동하는 구동 모터(16)가 설치되어서, 구동 모터(16)는 회전 절삭 공구(12)와 함께 상하로 이동될 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 브라켓(11)들은 상부에 설치되는 연결판(13)에 의하여 서로 연결된다.

회전 절삭 공구(12)의 상하 이동은 프레임(8)의 상판(8b)의 중앙 부분에 설치되는 마이크로미터와 같은 절삭 공구 조정 기구(14)에 의하여 이루어진다. 마이크로미터(14)는 도 3에 보다 상세하게 도시된 바와 같이 중간 부분(14b)이 프레임(8)의 상판(8b)에 고정되며, 상판(8b)의 상부에 조정대(14a)가 위치되며, 조정대(14a)에 의하여 미세 조정되는 이동축(15)의 단부가 회전 절삭 공구(12)가 설치되는 브라켓(11)들을 연결하는 연결판(13)에 연결된다.

따라서, 회전 절삭 공구(12)는 마이크로미터(14)의 조정대(14a)의 회전에 의하여 가이드 봉(11)을 따라서 상하 방향으로 미세하게 이동할 수 있으며, 이러한 회전 절삭 공구(12)의 높이를 조정함으로써, 성형체 지지대(4)에 지지되는 성형체(103)의 표면 절삭 크기가 조정될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 성형체의 절삭 상태가 평면도로 도시되어 있다. 도 4a 및도 4b에 도시된 바와 같이, 마이크로미터(14)를 조정하여 회전 절삭 공구(12)의 높이를 적절하게 조정한 후에, 성형체(103)가 성형체 지지대(4)의 성형체 수용홈(6)에 수용된 상태에서, 손잡이(7)를 회전 절삭 공구(12)를 향하여 도 4a에 도시된 위치에서 도 4b에 도시된 위치로 적절한 속도로 밀면, 성형체 지지대(4)의 성형체 수용홈(6)에 수용된 성형체(103)의 표면은 회전 절삭 공구(12)에 의하여 절삭된다.

성형체(103)의 표면 절삭에 의하여 발생되는 분진은 상기된 바와 같이 분지 흡입관(102)에 의하여 흡입되어 상자체(100) 내부는 물론 외부로 비산되는 것이 방지된다.

이 때, 성형체(103)의 표면 절삭 높이는 마이크로미터(104)의 조정에 의하여 이루어지므로, 그 절삭양이 ㎛의 단위로 조정될 수 있다.

상기된 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치에 의하면, 표면의 미세 절삭에 의하여 성형체 표먼의 막이 제거되기 때문에, 성형체의 표면의 개구와 성형체 내의 내부 공극의 상호 연결성이 향상되어 생체 세포들의 접종 및 배양에 충분한 개구들이 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면에 충분히 제공될 수 있다.

Claims (4)

1. 절삭 방향을 따라서 연장하는 가이드 홈과 상기 가이드 홈과 교차하게 설치되는 프레임을 가지는 베이스;

   상기 가이드 홈을 따라 상기 프레임을 관통하여 이동되도록 상기 베이스에 설치되는 성형체 지지대;

   상기 프레임에 상하로 이동될 수 있도록 설치되는 회전 절삭 공구;

   싱기 회전 절삭 공구의 측부에 설치되어 상기 회전 절삭 공구를 구동하는 구동 모터; 및

   상기 프레임의 상부에 설치되어 상기 절삭 공구의 상하 위치를 미세하게 조정하는 절삭 공구 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 성형체 지지대는 전방에 손잡이가 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 성형체 지지대는 지지된 성형체의 유동을 방지하도록 성형체의 측면에 밀착될 수 있게 설치되는 다수의 지지핀들을 가지는 것을 특징으로 하는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치.
4. 제 1 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스, 성형체 지지대, 회전 절삭 공구, 구동 모터, 및 절삭 공구 조정 기구를 내부에 수용하는 투명의 상자체와, 상기 상자체 내부와 소통하도록 상기 상자체 외부의 일측벽에 설치되어 상기 상자체 내부의 분진을 제거하기 위한 분진 흡입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 적합용 생분해성 다공성 고분자 지지체의 성형체 표면 절삭 장치.