KR100979628B1 - Porous beads having uniform pore structure for tissue engineering and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 균일한 다공구조를 갖는 조직공학용 다공성 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 직경을 가지는 비다공성 입자와, 직경이 조절된 수용성 미세 결정입자를 일정비로 혼합하고, 이를 특정의 온도 및 압력 조건을 적용하여 상기 비다공성 입자 내에 수용성 미세 결정입자를 균일하게 침투시킨 후, 수용액 하에서 세척 및 건조하여 상기 수용성 미세 결정입자를 용해시켜 제조되는 다공성 입자로써, 종래의 다공성 입자에 비해 입자 크기 및 다공크기를 손쉽게 조절할 수 있고, 상기 다공성 입자의 외부와 내부에 균일한 다공성을 가져 조직공학용으로 사용 시 세포배양액 및 체액이 원활히 다공성 입자 내로 침투되어 조직세포들이 효율적으로 점착, 증식할 수 있는 매우 효과적인 환경을 제공함은 물론, 종래의 방법으로는 제조할 수 없었던 용매에 대한 용해도가 낮은 고분자를 포함한 대부분의 생분해성 고분자를 유기용매의 사용없이 제조할 수 있는 다공성 입자와 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a porous particle for tissue engineering having a uniform porous structure and a method for manufacturing the same, and more particularly, non-porous particles having various diameters and water-soluble fine crystal particles having a controlled diameter are mixed at a predetermined ratio, The porous particles are prepared by uniformly infiltrating the water-soluble fine crystal grains into the non-porous particles by applying the temperature and pressure conditions of the same, and then washing and drying in an aqueous solution to dissolve the water-soluble fine crystal grains, compared to the conventional porous particles. The particle size and the pore size can be easily adjusted, and the uniformity of the porous particles on the outside and inside of the porous particles allows the cell culture fluid and the body fluid to penetrate into the porous particles smoothly when used for tissue engineering, so that the tissue cells can be efficiently adhered and expanded. Provide a very effective environment, as well as conventional Relates to the most biodegradable polymers, including solubility, low polymer could not be produced for the solvent in the porous particles and their preparation can be produced without the use of organic solvents.

다공성 입자, 조직공학, 생분해성 고분자 Porous particles, tissue engineering, biodegradable polymers

Description

균일한 다공구조를 갖는 조직공학용 다공성 입자 및 이의 제조방법{Porous beads having uniform pore structure for tissue engineering and its manufacturing method}Porous particles having uniform pore structure for tissue engineering and its manufacturing method

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 다공성 입자의 균일한 다공성과 수용성 미세 결정입자의 다양한 직경에 따라 다공 크기가 조절된 결과를 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the result of adjusting the pore size according to the uniform porosity of the porous particles prepared by Example 1 and various diameters of the water-soluble fine crystal grains.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 다공성 입자를 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진으로서, 비다공성 입자 직경에 따라 다공성 입자의 크기가 조절됨을 보여주는 결과이다 (표면사진). Figure 2 is a scanning electron microscope (SEM) picture showing the porous particles prepared by Example 1 of the present invention, the results showing that the size of the porous particles is adjusted according to the non-porous particle diameter (surface photograph).

본 발명은 균일한 다공구조를 갖는 조직공학용 다공성 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 직경을 가지는 비다공성 입자와, 직경이 조절된 수용성 미세 결정입자를 일정비로 혼합하고, 이를 특정의 온도 및 압력 조건을 적용하여 상기 비다공성 입자 내에 수용성 미세 결정입자를 균일하게 침투시킨 후, 수용액 하에서 세척 및 건조하여 상기 수용성 미세 결정입자를 용해시 켜 제조되는 다공성 입자로써, 종래의 다공성 입자에 비해 입자 크기 및 다공크기를 손쉽게 조절할 수 있고, 상기 다공성 입자의 외부와 내부에 균일한 다공성을 가져 조직공학용으로 사용 시 세포배양액 및 체액이 원활히 다공성 입자 내로 침투되어 조직세포들이 효율적으로 점착, 증식할 수 있는 매우 효과적인 환경을 제공함은 물론, 종래의 방법으로는 제조할 수 없었던 용매에 대한 용해도가 낮은 고분자를 포함한 대부분의 생분해성 고분자를 유기용매의 사용없이 제조할 수 있는 다공성 입자와 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a porous particle for tissue engineering having a uniform porous structure and a method for manufacturing the same, and more particularly, non-porous particles having various diameters and water-soluble fine crystal particles having a controlled diameter are mixed at a predetermined ratio, The porous particles are prepared by dissolving the water-soluble fine crystal grains uniformly in the non-porous particles by applying temperature and pressure conditions of the same, and then washing and drying them in an aqueous solution to dissolve the water-soluble fine crystal grains. In comparison, the particle size and the pore size can be easily controlled, and uniform porosity is applied to the outside and inside of the porous particles so that the cell culture fluid and the body fluid can be easily penetrated into the porous particles to effectively adhere and proliferate the tissue cells. Not only provide a very effective environment for Furnace relates to porous particles and a method for producing most biodegradable polymers, including polymers with low solubility in solvents that could not be prepared without the use of organic solvents.

조직공학(tissue engineering)이란 1988년 캘리포니아에서 개최된 최초의 조직공학 심포지엄에서 제정되었듯이, 생명과학과 공학의 기본 개념과 기술을 통합 응용하여 생체조직의 구조와 기능 사이의 상관관계를 이해하고 나아가서 생체조직의 대용품을 만들어 이식함으로서 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 응용 학문이다. Tissue engineering, as established at the first tissue engineering symposium in California in 1988, integrates the basic concepts and techniques of bioscience and engineering to understand and correlate the structure and function of biological tissues. It is an applied science that aims to maintain, improve or restore the function of our bodies by making and transplanting substitutes for tissues.

기본적인 조직공학 기법을 요약하면, 먼저 환자의 몸에서 필요한 조직을 일부 채취하고 그 조직편으로부터 세포를 분리한 다음 분리된 세포를 배양을 통하여 필요한 양만큼 증식시키고 다공성을 가지는 생분해성 고분자 지지체에 주입(seeding)하여 일정기간 체외 배양한 뒤 이 하이브리드형 세포/고분자 구조물을 다시 인체 내에 이식하는 것이다. 이식 후 세포들은 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받다가 인체 내에 혈관이 자라 들어와 혈액의 공급이 이루어지면 세포들이 증식 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성하고 고분자 지지체는 분해되어 없어지게 되는 기법을 응용하는 것이다. To summarize the basic tissue engineering techniques, first extract some tissue from the patient's body, separate the cells from the tissue pieces, and then proliferate the separated cells in the required amount through culture and inject them into the porous biodegradable polymer support. After incubation for a period of time, the hybrid cell / polymer construct is transplanted back into the human body. After transplantation, cells are supplied with oxygen and nutrients by the diffusion of body fluid until new blood vessels are formed, and when blood vessels grow and supply blood in the body, cells proliferate and differentiate to form new tissues and organs, and the polymer support is decomposed. It is to apply a technique that is lost.

조직공학의 역사는 1988년 이래로 약 15년 정도의 역사를 가지는 신생 학문으로 재료학, 세포학, 의학 등의 다학제간의 긴밀한 협조로서 이루어지는 학문으로 미래를 주도할 생명과학 분야의 신기술의 하나로 전망이 매우 밝다고 할 수 있다. 조직공학에서 중요한 요소는 무엇보다도 필요한 조직을 배양하기 위한 적절한 세포의 선택, 조직 형성의 틀을 제공하는 생체 분해성 재료, 조직공학 기법에 의해 제조되어진 인공장기가 이식되어질 생체 내의 환경이라고 할 수 있다. The history of tissue engineering has been around 15 years since 1988. The history of tissue engineering is one of the new technologies in the field of life science that will lead the future. can do. Important factors in tissue engineering are, above all, the selection of appropriate cells for cultivating necessary tissues, biodegradable materials that provide a framework for tissue formation, and the environment in which the organs manufactured by tissue engineering techniques will be implanted.

조직공학에 사용되어질 세포는 건강해야 함은 필수이고, 세포 고유의 기능을 잘 수행해야 할뿐만 아니라 다음의 여러 요소도 갖추어야 한다. 세포 외 기질의 분비 기능과 다른 세포 혹은 생체재료와 상호 작용하여 3차원적인 조직 형태가 가능하여야 한다. 또한, 세포를 체외에서 배양할 수 있을 만큼 충분한 양의 확보가 중요하며, 면역학적 거부반응을 잘 고려하여 자가 혹은 이종 세포의 신중한 선택이 중요하다고 할 수 있다. The cells to be used in tissue engineering must be healthy, not only perform well the cell's own functions, but also have the following elements: Three-dimensional tissue formation should be possible by interacting with the secretory function of extracellular matrix and interacting with other cells or biomaterials. In addition, it is important to secure a sufficient amount to cultivate the cells in vitro, and careful selection of autologous or heterologous cells in consideration of immunological rejection is important.

다음으로, 조직공학에서 중요한 요소는 조직 형성의 틀을 제공하는 생분해성 재료이다. 1960년경 폴리락틱산(poly(lactic acid), PLA), 폴리글리콜산 (poly(glycolic acid), PGA) 등의 생분해성 고분자의 합성법 발견 당시에는 가공이 어렵고, 가공 중 혹은 사용 중에 생분해됨으로써 물성이 변하는 단점으로 등한시 여겨졌으나, 최근 조직공학에서 재료의 생분해성이 중요한 역할을 할 수 있음을 알게 된 이후 활발히 연구가 진행되어 왔다. 특히, 이들 생분해성 고분자는 미국 식품의약청(FDA)에서 인체 내 사용 가능한 무독성 고분자로 승인 받은바 있다. Next, an important element in tissue engineering is biodegradable materials that provide a framework for tissue formation. In 1960, it was difficult to process biodegradable polymers such as polylactic acid (PLA) and polyglycolic acid (PGA). It has been neglected to change, but it has been actively studied since the biodegradability of materials could play an important role in tissue engineering. In particular, these biodegradable polymers have been approved by the US Food and Drug Administration (FDA) as non-toxic polymers for human use.

조직공학에서 생분해성 고분자 재료가 갖추어야 할 주 요건은 세포가 재료 표면에 점착하여 3차원적 구조를 가진 조직을 형성할 수 있도록 틀의 역할을 충분히 해내야 하며, 이식된 세포가 지지체 내에 고르게 점착되어 생분해성 고분자 재료가 일정기간 경과 후 분해되어 없어진 후에도 제 형태를 유지할 수 있어야 한다. 특히, 세포가 지지체 내에 고르게 점착하고 괴사 없이 잘 자라야 함은 조직공학의 성패에 관련된 매우 중요한 요소이다.The main requirement for biodegradable polymer materials in tissue engineering is to play a role that allows cells to adhere to the surface of the material to form a three-dimensional structure, and the transplanted cells adhere to the support evenly. Biodegradable polymeric materials should be able to maintain their shape even after they have been decomposed and destroyed after a certain period of time. In particular, the cells should adhere evenly within the support and grow well without necrosis, which is a very important factor related to the success or failure of tissue engineering.

또한, 조직공학에서 중요한 요소는 인공장기가 이식되어질 생체내의 환경이다. 배양된 세포와 고분자 재료가 체내에 이식이 되면 체외와는 전혀 다른 생화학적, 물리적 환경에 놓이게 되는데, 생화학적 환경을 결정짓는 요소는 이식물이 위치하는 장소와 생체재료의 투과성, 물질 수송력이라고 할 수 있다. 이식물이 위치하는 주위환경은 세포의 생존율과 기능에 중요한 역할을 하므로 신중히 고려되어야 한다. 세포는 주위의 산소나 영양분의 공급이 충분해야 잘 성장할 수 있는데, 인공 생체조직 내에서 가장 내부에 위치한 세포들은 이러한 공급원들로부터 가장 멀리 위치하게 되어 성장에 불리한 상태에 놓이게 된다. 따라서 생체재료의 투과성을 적절히 조절하거나, 그 재료의 투과성에 따라 주위환경을 바꾸어 주어야 한다. In addition, an important factor in tissue engineering is the in vivo environment in which artificial organs are to be implanted. When cultured cells and polymer materials are transplanted into the body, they are placed in a biochemical and physical environment that is completely different from in vitro. The factors that determine the biochemical environment are the location of the implant, the permeability of the biomaterial, and the material transport capacity. Can be. The environment in which the implant is located plays an important role in the survival and function of the cell and should be carefully considered. Cells can grow well only when there is sufficient supply of surrounding oxygen or nutrients, and the innermost cells in artificial biological tissues are located farthest from these sources, which puts them at risk for growth. Therefore, the permeability of the biomaterial should be properly adjusted or the surrounding environment should be changed according to the permeability of the material.

생분해성 고분자로 제조된 다공성 지지체는, 원하는 세포로부터 조직을 재생하고 이를 인체 내에 이식하여 손상된 장기의 기능 및 형태를 유지, 복원하는 조직공학의 급속한 발전에 지대한 역할을 하여왔다. 지지체 내에서 균일한 세포 분포 정도와 배양액의 원활한 공급은 조직공학에 있어서 성공과 실패를 결정하는 중요한 인자로 인식되고 있다. Porous supports made of biodegradable polymers have played a significant role in the rapid development of tissue engineering to regenerate tissue from desired cells and implant it into the human body to maintain and restore the function and shape of damaged organs. The uniform distribution of cells in the scaffold and the smooth supply of culture medium are recognized as important factors for success and failure in tissue engineering.

일반적으로 다공성 지지체에 이용되는, FDA에서 인체 사용이 허가된 생분해 성 고분자는 다공질 표면이 소수성일 뿐만 아니라, 디스크 형태를 띠고 있으므로 여기에 세포를 배양할 경우, 고분자 지지체의 내부로 배양액이 원활히 공급되지 못하여 세포의 괴사가 발생되는 현상이 관찰되고 있으며, 또한 실제 환자에게 시술 시에도 복잡하고 번거로운 외과수술이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 기존의 디스크형 지지체를 탈피하여, 주사주입이 가능할 정도의 마이크로 단위의 크기를 가지는 다공성 입자(입자의 크기가 작으므로 배양액이 다공성 구형입자의 정 중앙부까지 손쉽게 확산되며, 외과적 수술 없이 체내이식이 가능한 장점을 가짐)에 대한 관심이 집중되었고, 동결건조법 [lyophilization method, D. J. Mooney, et al., Biomaterials , 17, 1417 (1996)], 변형된 유화 용매 증발법[W/O/W multiple emulsion technique(T. Ehtezazi, et al., J. Control. Rel., 68, 361 (2000))], incorporating gas pocket 법[Petra Eiselt, et al., Biomaterials, 21, 1921 (2000)], spinning disk atomization 법[Y. Senuma, et al., Biomaterials , 21, 1135 (2000)] 등을 이용한 다공성 입자의 제조에 관한 연구와 이를 다양한 조직공학 분야(인공피부, 인공연골, 골 충진제, 성형 보형물 등)로의 응용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. In general, biodegradable polymers that are licensed to the human body by the FDA, which are used for porous supports, are not only hydrophobic on the porous surface but also have a disk shape. The necrosis of cells has been observed, and also has the disadvantage that complicated and cumbersome surgery is required for the actual patient. In order to solve this problem, a porous particle having a size of micro units that is capable of injection injection is removed from the existing disc-shaped support (since the particle size is small, the culture medium is easily diffused to the center of the porous spherical particle, Has the advantage of being able to undergo transplantation without manual surgery), lyophilization method (DJ Mooney, et al., Biomaterials , 17 , 1417 (1996)), modified emulsified solvent evaporation method [W / O / W multiple emulsion technique (T. Ehtezazi, et al., J. Control. Rel., 68, 361 (2000)), incorporating gas pocket method [Petra Eiselt, et al., Biomaterials, 21 , 1921 (2000) )], spinning disk atomization method [Y. Senuma, et al., Biomaterials , 21, 1135 (2000)], and their application to various tissue engineering fields (artificial skin, artificial cartilage, bone filler, molded implants, etc.) Is actively underway.

이러한 집중적인 연구와 필요성에도 불구하고 기존에 제조되고 있는 다공성 입자는 제조하는 과정에서 유기용매의 사용없이 제조가 거의 불가능하고(용해도가 낮은 폴리글리콜산, 폴리다이옥산온 등의 경우, 다공성 입자 보고된 바 없음), 이에 따른 잔여용매에 의한 인체 독성 유발 가능성이 있으며, 입자 내 균일한 다공성을 보이지 않고, 세포의 점착 및 증식에 지대한 영향을 미치는 입자의 내

Figure 112010050237811-pat00003
외부의 균일한 다공성 및 세포배양에 적합한 정도의 다공 크기를 가지지 못하고 있으며, 필요에 따라 다공 크기를 조절할 수 있는 다공성 입자의 제조 방법은 아직 개발되지 못하고 있는 실정이다. Despite such intensive research and necessity, the porous particles which have been prepared are almost impossible to manufacture without using an organic solvent in the manufacturing process (for low solubility polyglycolic acid, polydioxone, etc., porous particles have been reported). Bar)), which may cause human toxicity due to residual solvents, and do not show uniform porosity in the particles, and have a significant effect on cell adhesion and proliferation.
Figure 112010050237811-pat00003
It does not have a pore size that is suitable for external uniform porosity and cell culture, and a method for producing porous particles that can adjust the pore size as needed is not yet developed.

이에 본 발명자들은 상기 기존의 다공성 입자의 제한적인 고분자의 사용 (용해도가 낮은 고분자는 제조 불가능), 잔여 유기용매, 불균일한 다공성, 다공크기 조절의 어려움 등의 문제를 해결하기 위하여 연구 노력하였다. 그 결과, The present inventors have tried to solve the problems such as the use of the limited polymer of the conventional porous particles (low-solubility polymer can not be produced), residual organic solvent, non-uniform porosity, difficulty in controlling the pore size. As a result,

다양한 생분해성 고분자(기존의 방법으로 제조가 불가능 했던, 폴리글리콜산 및 폴리다이옥산온 포함)로 제조된 비다공성 입자와 수용성 미세 결정입자를 특정의 비로 혼합하고 특정온도와 압력 조건에서 상기 비다공성 입자 내에 미세 결정입자를 침투시킨 후, 상기 입자에 침투된 수용성 미세 결정입자를 수용액에 용해시키고 건조하여 제조된 다공성 입자는 제조과정에서 유기용매의 사용을 원천적으로 억제할 수 있으며, 수용성 미세 결정입자가 차지하고 있던 공간이 빈 공간으로 바뀌어 균일한 다공성과 수용성 미세 결정입자의 크기에 의해 다공크기 조절이 가능하다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.Non-porous particles made of various biodegradable polymers (including polyglycolic acid and polydioxionone, which were impossible to make by conventional methods) and water-soluble microcrystalline particles are mixed at specific ratios and the non-porous particles at specific temperature and pressure conditions. After infiltrating the fine crystal grains into the porous particles prepared by dissolving the water-soluble fine crystal grains penetrated into the particles in an aqueous solution and drying, the use of the organic solvent in the manufacturing process can be fundamentally suppressed, The space occupied was changed to the empty space, and it was found that the pore size can be controlled by the uniform porosity and the size of the water-soluble fine crystal grains, thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명은 조직공학용으로 사용 시, 세포의 성장에 필수적인 배양액이 마이크로 단위의 직경을 가지는 다공성 입자의 정 중앙까지 손쉽게 확산됨은 물론 세포 성장에 적합한, 균일한 다공성과 다공크기 조절이 가능하고, 제조 과정에서 유기 용매를 사용하지 않아 기존의 방법으로 제조가 불가능하였던 용해도가 낮 은 고분자를 포함한 대부분의 생분해성 고분자로 제조가 가능한 다공성 입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.Therefore, the present invention, when used for tissue engineering, the culture medium essential for the growth of cells can be easily diffused to the center of the porous particles having a diameter of micro units, as well as suitable for cell growth, uniform porosity and pore size control, The present invention relates to a porous particle and a method for manufacturing the same, which can be produced with most biodegradable polymers including low solubility polymers that cannot be manufactured by the conventional method because an organic solvent is not used in the manufacturing process.

본 발명은 생분해성 고분자로 제조된 비다공성 입자와 물에 대한 용해도(20 ℃, 100 g 용매)가 1 ~ 50 g 범위인 수용성 미세 결정입자를 1 : 5 ~ 30 중량비로 혼합하고,The present invention is mixed with non-porous particles made of biodegradable polymer and water-soluble microcrystalline particles having a solubility in water (20 ° C., 100 g solvent) in the range of 1 to 50 g in a ratio of 1: 5 to 30,

상기 생분해성 고분자의 연화점(Ts) 또는 녹는점(Tm)의 ± 50 ℃ 온도와 1 ~ 50 MPa 압력이 3차원적 전(全) 방향을 통해 동일하게 가해지는 밀폐된 공간 내에서, 상기 비다공성 입자의 내부로 상기 수용성 미세 결정입자를 침투시키고,The non-porous nature of the biodegradable polymer in a confined space in which the temperature of ± 50 ° C and the pressure of 1 to 50 MPa of the softening point (Ts) or melting point (Tm) are equally applied through the three-dimensional omnidirectional direction. Infiltrate the water-soluble fine crystal grains into the particles,

상기 미세 결정입자가 침투된 입자를 수용액에 세척하여 수용성 미세 결정입자를 용해시켜 다공성 입자를 제조하는 과정을 포함하여 이루어진 주사주입이 가능한 조직공학용 생분해성 다공성 입자의 제조방법에 그 특징이 있다. The method of preparing biodegradable porous particles for tissue injection capable of injection injection comprising the process of preparing the porous particles by dissolving the microcrystalline particles penetrated into an aqueous solution to dissolve the water-soluble microcrystalline particles.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 입자는 다공율이 80 ~ 96%이고, 직경이 100 ~ 5,000 ㎛ 범위인 다공성 입자이며, 상기 입자의 내

Figure 112010050237811-pat00004
외부에는 직경이 25 ㎛ ~ 500 ㎛ 범위인 기공이 균일하게 분포하되, 상기 기공크기가 입자 직경 당 0.01 ~ 0.6 범위로 조절된 주사주입이 가능한 조직공학용 생분해성 다공성 입자에 또 다른 특징이 있다. In addition, the present invention is a particle produced by the method is a porous particle having a porosity of 80 to 96%, a diameter of 100 to 5,000 ㎛ range,
Figure 112010050237811-pat00004
The pores having a diameter in the range of 25 μm to 500 μm are uniformly distributed on the outside, and another feature is present in biodegradable porous particles for tissue engineering, in which the pore size is adjusted to be in the range of 0.01 to 0.6 per particle diameter.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 세포의 성장에 필수적인 배양액이 마이크로 단위의 직경을 가지는 다공을 통해 다공성 입자의 정 중앙까지 손쉽게 확산되고, 입자의 내

Figure 112010050237811-pat00005
외부에 균일하게 분포된 기공과 기공크기 조절이 가능하며, 제조 과정에서 유기 용매를 사용하지 않아 기존의 방법으로 제조가 불가능하였던 용해도가 낮은 고분자를 포함한 대부분의 생분해성 고분자로 제조가 가능하고, 간단한 주사주입으로 체내 이식이 가능한 다공성 입자에 관한 것이다.In the present invention, the culture medium essential for cell growth is easily diffused to the center of the porous particles through the pores having a diameter of micro units,
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It is possible to control the pore and pore size uniformly distributed on the outside, and it is possible to manufacture most biodegradable polymers including low solubility polymer which was impossible to manufacture by conventional method because organic solvent is not used in the manufacturing process. It relates to a porous particle that can be implanted into the body by injection.

통상적으로 조직공학용으로 제조된 다공성 입자는 불균일한 다공성과, 다공간의 연결성 결여 등으로 세포 성장에 필수적인 배양액의 확산 및 세포의 이동 불가능하며, 용매에 대한 용해도가 낮은 고분자의 사용이 제한적이고, 제조과정에서 사용된 유기용매에 의해 인체 독성을 가지며, 또한 다공크기 조절이 용이하지 못하여 세포의 종류에 따른 각 세포 성장에 적합한 다공크기를 형성하기 어려운 문제가 있었다. 이에 본 발명은 종래 다공성 입자의 한계를 극복하기 위하여 다양한 입자 크기를 가지는 특정의 수용성 미세 결정입자를 특정의 조건 즉, 밀폐된 공간에서 열과 압력을 가하여 연화 혹은 용융된 비다공성 입자의 정 중앙 내부까지 수용성 미세 결정입자를 균일하게 침투 시킬 수 있는 조건을 적용하여 상기 비다공성 입자 내부로 침투시킨 후, 이를 수용액에 용해시켜 균일한 다공성 및 다공크기의 조절이 가능하고, 제조과정동안 유기용매의 사용을 원천적으로 억제할 수 있는 다공성 입자를 제조하고자 하였다. In general, the porous particles prepared for tissue engineering are non-uniform porosity, lack of multi-space connectivity, and the diffusion of the culture medium and the movement of cells, which are essential for cell growth, are limited, and the use of polymers having low solubility in solvents is limited. The organic solvent used in the process has a human toxicity, and it is difficult to control the pore size, and thus, it is difficult to form a pore size suitable for each cell growth according to the cell type. In order to overcome the limitations of the conventional porous particles, the present invention applies specific water-soluble fine crystal grains having various particle sizes to specific centers, that is, inside the center of the softened or melted non-porous particles by applying heat and pressure in a closed space. It is possible to control the uniform porosity and pore size by infiltrating the inside of the non-porous particles by applying conditions that can uniformly penetrate the water-soluble microcrystalline particles, and then dissolving it in an aqueous solution. It was intended to produce a porous particle that can be suppressed at the source.

본 발명의 조직공학용 다공성 입자의 제조방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing method of the porous particles for tissue engineering of the present invention in more detail.

본 발명은 생분해성 고분자로 제조된 비다공성 입자와 수용성 미세 결정입자 를 혼합한 후, 특정 온도와 압력 조건을 3차원 전 방향을 통해 동일하게 가해지는 밀폐된 공간 내에서 적용하여 상기 비다공성 입자 내부로 수용성 미세 결정입자를 균일하게 침투시킨 후, 이를 수용액에 용해시켜 균일한 다공성 및 다공크기의 조절이 가능한 입자를 제조하는 것에 그 특징이 있다.The present invention mixes non-porous particles made of biodegradable polymers with water-soluble microcrystalline particles, and then applies specific temperature and pressure conditions in an enclosed space that is equally applied through three-dimensional omnidirectional interiors of the non-porous particles. After uniformly penetrating the water-soluble fine crystal particles into, and then dissolved in an aqueous solution it is characterized in that to produce particles capable of controlling the uniform porosity and pore size.

상기 생분해성 고분자로 제조된 비다공성 입자는 인체 사용을 목적으로 하는 다공성 입자의 구성 재료이므로 생체적합성을 나타내야 하는 것으로, 상기 생분해성 고분자는 분자량이 1,000 ~ 1,000,000 g/mol인 것으로, 락틱산, 글리콜산, 카프로락톤, 다이옥산온, 하이드록시부티릭산, 하이드록시발러릭산, 포스포에스터, 에틸렌 옥사이드 중에서 선택된 단일 중합체 또는 공중합체를 사용할 수 있다. 구체적으로 폴리락틱산(poly(lactic acid)), 폴리글리콜산(poly(glycolic acid)), 폴리카프로락톤(poly-ε-caprolactone), 폴리다이옥산온(polydioxanone), 폴리락틱산-글리콜산 공중합체(poly(lactic acid-co-glycolic acid)), 폴리다이옥산온-카프로락톤 공중합체 (polydioxanone-co-ε-caprolactone)), 폴리락틱산-카프로락톤 공중합체(poly(lactic acid-co-ε-caprolactone)), 폴리하이드록시부티릭산-하이드록시발러릭산 공중합체(polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid), 폴리포스포에스터(poly(phosphoester)), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합체중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. Since the non-porous particles made of the biodegradable polymer are constituent materials of the porous particles for human use, they should exhibit biocompatibility, and the biodegradable polymer has a molecular weight of 1,000 to 1,000,000 g / mol, and a lactic acid and a glycol. Homopolymers or copolymers selected from acid, caprolactone, dioxanone, hydroxybutyric acid, hydroxybalic acid, phosphoester, ethylene oxide can be used. Specifically, poly (lactic acid), polyglycolic acid (poly (glycolic acid)), polycaprolactone (poly-ε-caprolactone), polydioxanone, polylactic acid-glycolic acid copolymer (poly (lactic acid-co-glycolic acid)), polydioxanone-co-ε-caprolactone), polylactic acid-caprolactone copolymer (poly (lactic acid-co-ε-caprolactone) caprolactone)), polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid, poly (phosphoester), polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, polyethylene oxide-poly One or two or more selected from the lactic glycolic acid copolymer and the polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer can be selected and used.

상기와 같은 비다공성 입자는 해당 분야에서 일반적으로 사용하는 분쇄기 (mill) 혹은 동결 분쇄기 (freezer mill) 등을 이용하여 제조할 수 있다. Such non-porous particles can be prepared using a mill or freezer mill generally used in the art.

이때 제조된 비다공성 입자의 직경은 50 ~ 2,500 ㎛, 바람직하기로는 100 ~ 500 ㎛ 범위를 유지하는 것이 좋다. 상기 직경이 50 ㎛ 미만이면 세포배양에 필요한 다공크기를 가지면서 균일한 다공성을 형성시키기 어려운 문제가 있고, 직경이 2,500 ㎛ 초과하는 경우에는 다공성의 균일정도가 낮은 입자가 형성되는 문제가 있다. At this time, the diameter of the prepared non-porous particles is preferably in the range of 50 to 2,500 µm, preferably 100 to 500 µm. If the diameter is less than 50 ㎛ has a problem that it is difficult to form a uniform porosity while having a pore size necessary for cell culture, and if the diameter exceeds 2,500 ㎛ there is a problem that particles with low porosity uniformity is formed.

또한, 수용성 미세 결정입자는 생체적합성은 물론, 제조 과정에서 수용액에 손쉽게 용해되어 제거될 수 있는 것으로, 물에 대한 용해도(20 ℃, 100g 용매)가 에서 1 ~ 50 g 범위인 것으로 구체적으로, 염화나트륨(sodium chloride), 구연산 나트륨(sodium citrate), 아세트산 나트륨(sodium acetate), 사붕산 나트륨(sodium tetraborate), 황산 나트륨 (sodium sulfate), 구연산 (citric acid), 염화칼륨 (Potassium chloride), 인산칼륨(Potassium Phosphate), 덱스트란, 설탕 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 수용성 미세 결정입자의 직경은 25 ~ 500 ㎛, 바람직하기로는 25 ~ 100 ㎛를 유지하는 것이 좋다. 상기 직경이 25 ㎛ 미만이면 형성되는 다공크기가 세포배양에 충분치 않게 되며, 수용성 미세 결정입자가 비다공성 구형입자로의 침투가 어려운 문제가 있고, 직경이 500 ㎛를 초과하는 경우에는 다공성의 균일정도가 낮은 입자가 형성되는 문제가 있다. In addition, the water-soluble fine crystal particles can be easily dissolved and removed in the aqueous solution during the manufacturing process, as well as biocompatibility, solubility in water (20 ℃, 100g solvent) is in the range of 1 to 50 g specifically, sodium chloride (sodium chloride), sodium citrate, sodium acetate, sodium tetraborate, sodium sulfate, citric acid, potassium chloride, potassium phosphate Phosphate), dextran, sugar can be used to select one or two or more selected. The diameter of such water-soluble fine crystal grains is preferably 25 to 500 µm, preferably 25 to 100 µm. If the diameter is less than 25 ㎛ pore size is not enough for cell culture, the water-soluble microcrystalline particles are difficult to penetrate into the non-porous spherical particles, if the diameter exceeds 500 ㎛ porosity uniformity There is a problem that low particles are formed.

상기 비다공성 입자와 수용성 미세 결정입자는 1 : 5 ~ 30 중량비, 바람직하기로는 1 : 10 ~ 20 중량비, 더욱 바람직하기로는 1 : 20 중량비를 유지하는 것이 좋다. 상기 수용성 미세 결정입자의 혼합비가 5 중량비 미만이면 입자 가운데 부분에 다공을 형성시키지 못하거나 입자끼리 서로 달라붙는 문제가 있고, 혼합비가 30 중량비를 초과하면 수용성 결정을 불필요하게 낭비하게 된다. 즉, 상기 범위를 유지하는 경우 본 발명에서 목적으로 하는 다공율이 80 ~ 96%를 유지할 수 있다.The non-porous particles and the water-soluble microcrystalline particles are preferably maintained in a weight ratio of 1: 5 to 30, preferably in a weight ratio of 1: 10 to 20, and more preferably in a weight ratio of 1: 20. If the mixing ratio of the water-soluble fine crystal grains is less than 5 weight ratio, there is a problem in that no pores are formed in the center portion of the particles or the particles stick to each other. If the mixing ratio exceeds 30 weight ratio, the water-soluble crystals are unnecessarily wasted. That is, when maintaining the said range, the porosity aimed at by this invention can maintain 80 to 96%.

다음으로 상기 혼합물에 특정의 온도 및 압력을 적용하여 비다공성 입자 내에 수용성 미세 결정입자를 침투시키는 과정에 있어서, 적용되는 온도는 생분해성 고분자가 연화 및 용융되어 수용성 미세 결정입자의 비다공성 입자 내부로 침투가 될 수 있는 조건으로, 생분해성 고분자의 연화점(Ts) 또는 녹는점(Tm)의 ± 50 ℃ 범위, 바람직하기로는 생분해성 고분자의 연화점(Ts) 또는 녹는점(Tm)의 ± 20 ℃ 범위를 유지하는 것이 좋다. 상기 연화점(Ts) 또는 녹는점(Tm) 보다 50 ℃ 미만이면 수용성 결정이 비다공성 입자의 내부로 침투되지 못하는 문제가 있고, 연화점(Ts) 또는 녹는점(Tm) 보다 50 ℃를 초과하는 경우에는 고분자가 열분해되는 문제가 있다. 또한, 압력은 1 ~ 50 MPa의 범위, 바람직하기로는 10 ~ 15 MPa 범위를 유지하는 것이 좋은 바, 상기 압력이 1 MPa 미만이면 수용성 결정이 비다공성 입자의 내부로 침투되지 못하는 문제가 있고, 압력이 50 MPa를 초과하는 경우에는 수용성 결정이 깨져서 원하는 다공크기를 가진 다공성 입자를 제조하지 못하는 단점이 있다.Next, in the process of infiltrating the water-soluble microcrystalline particles into the non-porous particles by applying a specific temperature and pressure to the mixture, the temperature is applied to the inside of the non-porous particles of the water-soluble microcrystalline particles by softening and melting the biodegradable polymer Conditions that can be penetrated include ± 50 ° C of softening point (Ts) or melting point (Tm) of biodegradable polymer, preferably ± 20 ° C of softening point (Ts) or melting point (Tm) of biodegradable polymer It is good to keep it. If it is less than 50 ℃ than the softening point (Ts) or melting point (Tm), there is a problem that the water-soluble crystals do not penetrate into the interior of the non-porous particles, if the temperature exceeds 50 ℃ than the softening point (Ts) or melting point (Tm) There is a problem that the polymer is pyrolyzed. In addition, the pressure is preferably in the range of 1 to 50 MPa, preferably in the range of 10 to 15 MPa. If the pressure is less than 1 MPa, water-soluble crystals do not penetrate into the interior of the non-porous particles. In the case of exceeding 50 MPa, water-soluble crystals are broken, so that a porous particle having a desired pore size cannot be produced.

이러한 온도와 압력은 3차원적 전 방향을 통해 동일하게 가해지는 밀폐된 공간에서 수행되어야 비다공성 입자의 내부로 깊숙히 수용성 미세 결정입자가 침투하게 되어 상기 비다공성 입자의 표면과 내부에 균일하게 기공이 형성된다.This temperature and pressure should be performed in a confined space that is applied equally through three-dimensional directions, so that the water-soluble microcrystalline particles penetrate deeply into the non-porous particles so that pores are uniformly formed on the surface and inside of the non-porous particles. Is formed.

상기와 같은 방법으로 제조된 다공성 입자는 다공도가 80 ~ 96 %이고, 다공형성을 위해 사용된 수용성 미세 결정입자와 동일한 크기의 다공이 입자의 내부 및 외부에 균일하게 분포되며, 형성된 기공크기는 25 ㎛ ~ 500 ㎛ 범위 혹은 다공성 입자 직경 당 0.01 ~ 0.6 범위로 조절된 것인 바, 상기 기공크기가 25 ㎛ 미만이면 세포성장에 충분치 않은 작은 기공을 형성하게 되고 기공크기가 500 ㎛ 혹은 다공성 입자 직경 당 0.6을 초과하는 경우에는 다공성의 균일정도가 낮은 입자가 형성되어 조직공학용 특히 인간에서 유래된 연골세포를 포함한 조직세포 및 줄기세포 배양을 위한 지지체로 적용하기 위해서는 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.Porous particles prepared by the above method has a porosity of 80 to 96%, and the pores of the same size as the water-soluble microcrystalline particles used for forming the pore are uniformly distributed inside and outside the particles, and the pore size formed is 25 Since the pore size is less than 25 μm, small pores are insufficient for cell growth, and the pore size is 500 μm or per porous particle diameter. If it exceeds 0.6, it is preferable to maintain the above range in order to form particles having low porosity uniformity and to apply it as a support for tissue cell and stem cell culture, including chondrocytes derived from human tissues, in particular, human-derived chondrocytes.

상기한 바와 같이, 본 발명의 다공성 입자는 소재로 사용된 비다공성 입자의 직경 즉, 50 ~ 2,500 ㎛ 범위에 비해 직경이 2 ~ 3배로 증가되는 경향을 나타낸다. 이는 제조과정에서 수용성 미세 결정입자의 비다공성 입자내부로의 침투에 따른 고분자가 차지하는 부피의 팽창으로 인하여 상기한 바와 같이 직경이 증가하게 되는 것이다.As described above, the porous particles of the present invention exhibit a tendency to increase the diameter by 2-3 times compared to the diameter of the non-porous particles used as the material, that is, the range of 50 to 2,500 μm. This is due to the expansion of the volume of the polymer due to the penetration of the water-soluble microcrystalline particles into the non-porous particles in the manufacturing process is to increase the diameter as described above.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to an Example.

실시예Example 1  One

다공성 입자를 제조하기 위해 먼저 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤(PCL)을 Freezer mill (SPEX 6750, USA)을 이용하여 마이크로 단위의 입자로 분쇄한 후, 이를 미세입자 분리용 체(micro sieve)를 이용하여 크기별로 분리된 (100 < d < 200, 200 < d < 300, 300 < d < 425, 425 < d < 500 ㎛) 불균일한 형태를 가지는 비다공성 고분자 입자를 얻었다. In order to prepare porous particles, polycaprolactone (PCL), which is a biodegradable polymer, is first pulverized into micro particles using a freezer mill (SPEX 6750, USA), and then micro sieves are used. To obtain a non-porous polymer particle having a non-uniform shape separated by size (100 <d <200, 200 <d <300, 300 <d <425, 425 <d <500 μm).

이 비다공성 입자에 25 ~ 50, 50 ~ 100 ㎛의 직경을 가지는 소금결정을 1/20 중량비로 각각 첨가하고, 볼텍스 믹서(vortex mixer)를 이용하여 균일하게 혼합하였다. 이 비다공성 입자/소금결정이 균일하게 혼합된 혼합물을 황동 재질로 제작한 틀(내경; 18 mm, 높이; 12 mm)에 고루 채운 후 황동 재질의 상판을 덮고, 이를 80 ℃로 미리 예열시킨 실험실용 가압기에 위치시켰다. 먼저, 황동재질의 틀 내부로 열이 균일하게 전달되도록 10 ~ 15 MPa 압력으로 3분간 압착 후, 곧바로 15 ~ 20 MPa의 압력으로 1분 30초 동안 더 압착하였다. 이 과정을 통해서 소금결정이 연화된 비다공성 입자 내부로 침투하게 된다. 이때 상기 혼합물은 밀폐된 틀에서 온도와 압력이 가해지므로 3차원적 전 방향을 통해 동일한 온도 및 압력 조건을 형성한다.Salt crystals having a diameter of 25 to 50 and 50 to 100 µm were added to the nonporous particles in a 1/20 weight ratio, respectively, and uniformly mixed using a vortex mixer. An experiment in which the non-porous particles / salt crystals were mixed evenly in a frame made of brass (inner diameter; 18 mm, height; 12 mm), covered with a brass top plate, and preheated to 80 ° C. It was placed in a utility press. First, after pressing for 3 minutes at a pressure of 10 ~ 15 MPa so that heat is uniformly transferred to the inside of the frame of brass material, it was immediately pressed for 1 minute 30 seconds at a pressure of 15 ~ 20 MPa. This process allows salt crystals to penetrate into soft nonporous particles. In this case, since the mixture is subjected to temperature and pressure in a sealed frame, the mixture forms the same temperature and pressure conditions through three-dimensional omnidirectional directions.

비다공성 입자 내부에 침투된 소금 결정을 제거하기 위해, 위에서 제조된 시편을 초순수에서 12시간 동안 세척하고, 건조하여, 다양한 입자 크기 (250 ~ 450, 450 ~ 650, 650 ~ 850, 850 ~ 1050 ㎛) 및 다양한 다공크기(25 ~ 50, 50 ~ 100 ㎛)를 가지는 다공성 입자를 손쉽게 제조하였다.In order to remove salt crystals penetrated inside the non-porous particles, the specimen prepared above was washed in ultrapure water for 12 hours and dried to obtain various particle sizes (250 to 450, 450 to 650, 650 to 850, 850 to 1050 μm). ) And porous particles having various pore sizes (25-50, 50-100 μm) were easily prepared.

상기에서 제조된 다공성 입자의 형태를 전자주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였으며 그 결과를 도 1과 2에 나타내었으며, 이들의 다공크기 및 다공도를 표 1에 나타내었다.        The form of the porous particles prepared above was observed through an electron scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in FIGS. 1 and 2, and their pore sizes and porosities are shown in Table 1.

[분리 및 분석방법][Separation and Analysis Method]

1. 소금결정 및 비다공성 입자의 분리 : 미세입자 분리용 체 이용1. Separation of salt crystals and non-porous particles: use of fine particle separation sieve

2. 비다공성 및 다공성 입자의 형태(다공크기, 다공의 균일성 및 직경) 2. Form of nonporous and porous particles (pore size, pore uniformity and diameter)

분석: 전자주사현미경 측정 및 측정된 사진의 이미지 분석 프로그램 이용Analysis: Electronic scanning microscope measurement and image analysis program of measured photo

3. 다공도 : 3. Porosity:

(다공성 입자 부피-비다공성 입자 부피)/다공성 입자 부피 × 100(Porous particle volume-nonporous particle volume) / porous particle volume x 100

소금결정의
직경
(㎛)
Salt crystal
diameter
(Μm)
비다공성 입자의
직경
(㎛)
Of nonporous particles
diameter
(Μm)
다공성 입자의
다공크기
(㎛)
Of porous particles
Pore size
(Μm)
다공성 입자의
직경
(㎛)
Of porous particles
diameter
(Μm)
다공도
(%)
Porosity
(%)
25 ~ 5025 to 50 100 ~ 200100 to 200 25 ~ 5025 to 50 250 ~ 450 250 to 450 85 ~ 9685 ~ 96 200 ~ 300200 ~ 300 450 ~ 650450 to 650 300 ~ 425300 to 425 650 ~ 850650 ~ 850 425 ~ 500425 ~ 500 850 ~ 1050850 ~ 1050 50 ~ 10050 to 100 100 ~ 200100 to 200 50 ~ 10050 to 100 250 ~ 450 250 to 450 85 ~ 9685 ~ 96 200 ~ 300200 ~ 300 450 ~ 650450 to 650 300 ~ 425300 to 425 650 ~ 850650 ~ 850 425 ~ 500425 ~ 500 850 ~ 1050850 ~ 1050

상기 표 1 및 도 1과 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 다공성 입자는 균일한 다공 분포를 보였으며, 사용된 소금결정과 동일한 크기의 다공크기 및 비다공성 입자의 크기에 의해 크기가 조절됨을 관찰할 수 있었다. As shown in Table 1 and Figures 1 and 2, the porous particles prepared by Example 1 of the present invention showed a uniform pore distribution, the size of the pore size and non-porous particles of the same size as the salt crystal used It can be observed that the size is controlled by.

또한, 제조된 다공성 입자의 다공도는 조직공학용으로 이용하기에 적합한 85 ~ 96%를 가짐을 확인할 수 있었다. In addition, the porosity of the prepared porous particles was confirmed to have a 85 ~ 96% suitable for use in tissue engineering.

비교예Comparative example 1  One

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 비다공성 입자/소금결정이 균일하게 혼합된 혼합물을 밀폐공간을 형성하는 틀이 아닌 개방된 평판과 평판 사이에 위치시켜 다공성 입자를 제조하였다. 이때, 혼합물에 가해지는 압력은 한 방향(압력이 가해지는 방향)만 존재한다. In the same manner as in Example 1, the porous particles were prepared by placing a mixture of non-porous particles / salt crystals uniformly between the open plate and the flat plate instead of the frame forming a closed space. At this time, the pressure applied to the mixture exists in only one direction (the direction in which the pressure is applied).

상기 방법에 의해 제조된 경우, 다공성 입자가 제조되는 것이 아니라 디스크 형태의 납작한 다공성 지지체가 형성됨을 관찰할 수 있었다. When produced by the above method, it was observed that the porous particles were formed instead of the flat porous support in the form of discs.

실시예Example 2  2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 생분해성 고분자인 폴리다이옥산온(용매에 대한 용해도가 낮아 기존의 방법으로 다공성 입자 제조 불가)을 이용하여 다공성 입자를 제조하였다. In the same manner as in Example 1, porous particles were prepared using polydioxanone which is a biodegradable polymer (low solubility in solvents, thus preventing the production of porous particles by conventional methods).

상기 폴리다이옥산온을 이용하여 제조한 다공성 입자의 형태 및 다공성은 실시예 1과 동일한 경향을 나타내었다.The shape and porosity of the porous particles prepared using the polydioxanone showed the same tendency as in Example 1.

실시예Example 3  3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 생분해성 고분자인 폴리락틱산을 이용하여 다공성 입자를 제조하였다. In the same manner as in Example 1, porous particles were prepared using polylactic acid as a biodegradable polymer.

상기 폴리락틱산을 이용하여 제조한 다공성 입자의 형태 및 다공성은 실시예 1과 동일한 경향을 나타내었다.The form and porosity of the porous particles prepared using the polylactic acid showed the same tendency as in Example 1.

실시예Example 4  4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 생분해성 고분자인 폴리글리콜산(용매에 대한 용해도가 낮아 기존의 방법으로 다공성 입자 제조 불가)을 이용하여 다공성 입자를 제조하였다. In the same manner as in Example 1, a porous particle was prepared using polyglycolic acid (a low solubility in solvents, which prevents the production of porous particles) by using a biodegradable polymer.

상기 폴리글리콜산을 이용하여 제조한 다공성 입자의 형태 및 다공성은 실시예 1과 동일한 경향을 나타내었다.The form and porosity of the porous particles prepared using the polyglycolic acid showed the same tendency as in Example 1.

상술한 바와 같이, 본 발명은 생분해성 고분자로 제조된 다양한 직경을 가지는 비다공성 입자와 조절된 직경의 수용성 미세 결정입자를 혼합하고, 이에 열과 압력을 가하여 비다공성 입자 내에 수용성 미세 결정입자를 균일하게 침투시킨 후, 수용성 미세 결정입자를 수용액상에서 용해시키고 세척, 건조하여 얻어지는 다공성 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 종래에 비해 다공성 입자의 입자 크기 및 다공크기를 손쉽게 조절할 수 있고, 입자의 내

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외부에 균일한 다공성을 가져 조직공학용으로 사용 시 세포배양액 및 체액이 원활히 입자 내로 침투되어 조직세포들이 효율적으로 점착, 증식할 수 있는 매우 효과적인 환경을 제공함은 물론, 종래의 방법으로는 제조할 수 없었던 용매에 대한 용해도가 낮은 고분자를 포함한 대부분의 생분해성 고분자를 유기용매의 사용없이 제조할 수 있고, 주사주입을 통해 손쉽게 체내 도입이 가능하므로 다양한 조직 재생을 위한 조직공학용 지지체로써 매우 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the present invention mixes non-porous particles having various diameters made of biodegradable polymers with water-soluble fine crystal grains of controlled diameter, and applies heat and pressure thereto to uniformly distribute the water-soluble fine crystal grains in the non-porous particles. After permeation, the present invention relates to porous particles obtained by dissolving, washing, and drying the water-soluble fine crystal particles in an aqueous solution, and a method for preparing the same. The particle size and the pore size of the porous particles can be easily adjusted as compared to the prior art.
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Having a uniform porosity on the outside, when used for tissue engineering, cell culture fluids and body fluids can penetrate smoothly into particles, providing a very effective environment for efficient adhesion and proliferation of tissue cells, and could not be manufactured by conventional methods. Most biodegradable polymers, including polymers with low solubility in solvents, can be prepared without the use of organic solvents and can be easily introduced into the body through injection, which can be very useful as a support for tissue engineering for various tissue regeneration. .

Claims (6)

생분해성 고분자로 제조된 직경 50 ~ 2,500 ㎛의 비다공성 입자와 물에 대한 용해도(20 ℃, 100 g 용매)가 1 ~ 50 g 범위인 수용성 미세 결정입자를 1 : 5 ~ 30 중량비로 혼합하고,Non-porous particles having a diameter of 50 to 2,500 μm made of a biodegradable polymer and water-soluble fine crystal particles having a solubility in water (20 ° C. and 100 g of solvent) in the range of 1 to 50 g are mixed at a weight ratio of 1: 5 to 30, 상기 생분해성 고분자의 연화점(Ts) 또는 녹는점(Tm)의 ± 50 ℃ 온도와 1 ~ 50 MPa 압력이 3차원적 전(全) 방향을 통해 동일하게 가해지는 밀폐된 공간 내에서, 상기 비다공성 입자의 내부로 상기 수용성 미세 결정입자를 침투시키고,The non-porous nature of the biodegradable polymer in a confined space in which the temperature of ± 50 ° C and the pressure of 1 to 50 MPa of the softening point (Ts) or melting point (Tm) are equally applied through the three-dimensional omnidirectional direction. Infiltrate the water-soluble fine crystal grains into the particles, 상기 미세 결정입자가 침투된 입자를 수용액에 세척하고 수용성 미세 결정입자를 용해시키는, 유기용매의 사용없이 다공성 입자를 제조하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조직공학용 생분해성 다공성 입자의 제조방법. The method for producing biodegradable porous particles for tissue engineering, comprising the step of preparing the porous particles without the use of an organic solvent, washing the particles infiltrated with the fine crystal particles in an aqueous solution and dissolving the water-soluble fine crystal particles. 제 1 항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 분자량이 1,000 ~ 1,000,000 g/mol인 폴리락틱산(poly(lactic acid)), 폴리글리콜산(poly(glycolic acid)), 폴리카프로락톤(poly-ε-caprolactone), 폴리다이옥산온(polydioxanone), 폴리락틱산-글리콜산 공중합체(poly(lactic acid-co-glycolic acid)), 폴리다이옥산온-카프로락톤 공중합체 (polydioxanone-co-ε-caprolactone)), 폴리락틱산-카프로락톤 공중합체(poly(lactic acid-co-ε-caprolactone)), 폴리하이드록시부티릭산-하이드록시발러릭산 공중합체(polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid), 폴리포스포에스터(poly(phosphoester)), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합 체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 생체적합성 생분해성 고분자인 것을 특징으로 하는 제조방법According to claim 1, wherein the biodegradable polymer is a polylactic acid (poly (lactic acid)), polyglycolic acid (poly (glycolic acid)), polycaprolactone (poly-ε-) having a molecular weight of 1,000 ~ 1,000,000 g / mol caprolactone), polydioxanone, polylactic acid-co-glycolic acid (poly (lactic acid-co-glycolic acid)), polydioxanone-ca-prolactone copolymer (polydioxanone-co-ε-caprolactone), Polylactic acid-caprolactone copolymer (poly (lactic acid-co-ε-caprolactone)), polyhydroxybutyric acid-hydroxybalic acid copolymer (polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid), polyphosphoester (poly (phosphoester)), a polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, a polyethylene oxide-polylactic glycolic acid copolymer, a polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer, or a biocompatible biodegradable polymer which is a mixture of two or more kinds thereof. By Article methods 제 1 항에 있어서, 상기 수용성 미세 결정입자는 직경이 25 ~ 500 ㎛인 염화나트륨, 구연산 나트륨, 아세트산 나트륨, 사붕산 나트륨, 황산 나트륨, 구연산, 염화칼륨, 인산칼륨, 덱스트란 및 설탕 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 제조방법. The method of claim 1, wherein the water-soluble fine crystal grains are selected from sodium chloride, sodium citrate, sodium acetate, sodium tetraborate, sodium sulfate, citric acid, potassium chloride, potassium phosphate, dextran and sugar having a diameter of 25 to 500 ㎛ or A method for producing a mixture, characterized in that two or more. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제조된 다공성 입자는 직경이 100 ~ 5,000 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 제조방법.According to claim 1, wherein the prepared porous particles are characterized in that the diameter ranges from 100 to 5,000 ㎛. 삭제delete
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