KR101280891B1 - 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본칩 - Google Patents

골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본칩 Download PDF

Info

Publication number
KR101280891B1
KR101280891B1 KR1020100108648A KR20100108648A KR101280891B1 KR 101280891 B1 KR101280891 B1 KR 101280891B1 KR 1020100108648 A KR1020100108648 A KR 1020100108648A KR 20100108648 A KR20100108648 A KR 20100108648A KR 101280891 B1 KR101280891 B1 KR 101280891B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bone
chip
tissue regeneration
bone tissue
mold
Prior art date
Application number
KR1020100108648A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110049717A (ko
Inventor
신정욱
허수진
윤형표
정창일
Original Assignee
(주)애니캐스팅
인제대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)애니캐스팅, 인제대학교 산학협력단 filed Critical (주)애니캐스팅
Publication of KR20110049717A publication Critical patent/KR20110049717A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101280891B1 publication Critical patent/KR101280891B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28—Bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2240/00—Manufacturing or designing of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2240/001—Designing or manufacturing processes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2240/00—Manufacturing or designing of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2240/001—Designing or manufacturing processes
    • A61F2240/002—Designing or making customized prostheses
    • A61F2240/004—Using a positive or negative model, e.g. moulds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Abstract

본 발명은 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본 칩에 관한 것으로, 구체적으로 생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물을 용융하는 단계; 미세구조의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위한 미세패턴이 형성된 금형의 온도를 상승시키는 단계; 상기 용융된 고분자 조성물을 상기 가열된 금형에 주입하는 단계; 상기 금형을 냉각하는 단계; 및 상기 금형 내의 골 조직 재생용 본 칩을 금형으로부터 분리하는 단계를 포함하는 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본 칩을 제공한다.

Description

골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본칩 {METHOD OF PREPARATION OF A BONE CHIP FOR BONE TISSUE REGENERATION AND A BONE CHIP FOR BONE TISSUE REGENERATION MADE BY THE SAME}
본 발명은 손실된 골 조직의 치료를 위하여 사용되는 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본 칩에 관한 것이다.
교통사고 및 산업재해 등에 의한 골절사고, 다양한 야외 스포츠 활동에 따른 뼈 파절의 빈도 증가, 골 암과 같은 질병이나 기타 외상으로 인한 골 대체, 미용성형 분야에서 부족한 조직을 보충하거나 대체, 척추 질환 치료 등과 같이, 다양한 분야에서 손실된 골 조직의 치료를 위하여 골 조직 재생용 지지체가 사용되고 있다.
골 조직 재생용 지지체는, 손실된 뼈 조직이 다시 재생할 수 있도록 일시 또는 영구적으로 생체 내 환경을 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 본래의 골조직과 동일한 조직이 다시 재생될 수 있도록 골세포가 잘 부착되어 증식 및 분열할 수 있는 환경을 만들어 줄 수 있는 것을 의미한다. 이러한 것을 통상 지지체(scaffold)라 하는데, 이 중에서도 크기가 수 mm 또는 그 이하의 크기를 가지고 일정한 형태를 가지고 있는 것을 본 칩(bone chip)이라고 한다. 임상적으로는 골 조직이 손실된 부분에 본 칩을 충진하는 방식으로 사용된다.
본 칩은 일반적으로 인산칼슘계 화합물 세라믹스, 바이오글래스계 물질 또는 생분해성 고분자로 제조할 수 있으며, 이러한 본 칩의 형태로는 단순과립 형태 또는 특정 형상을 가지는 형태로 제조될 수 있다.
이를 제조할 수 있는 다양한 제조방법들이 연구되고 있다.
먼저, 단순과립 형태의 골충진제의 제조방법으로 단순 소결법을 대표적으로 들 수 있다(미국특허 제4,218,255호 및 미국특허 제4,693,986호 참조). 단순 소결법은 미립의 분말을 이용하여 과립을 제조하고, 상기 과립을 소결하여 제조하는 것으로, 상기 소결과정에서 소결되는 정도를 조절함으로써 과립의 표면에 극미세 기공을 도입하거나 기공을 거의 도입하지 않을 수 있다. 상기 단순과립 형태는 과립 자체의 강도는 높지만 비표면적이 작기 때문에 골의 부착면적이 상대적으로 작고, 결과적으로 기계적 물성이 낮아지는 단점이 있다.
지지체의 표면에 다공성을 부여하여 생체적합성을 높이는 제조방법도 연구되고 있는데, 대표적으로 다공성 고분자 스펀지를 이용한 레플리카 방법을 들 수 있다(미국특허 제4,371,484호, 미국특허 제4,889,833호 참조). 레플리카 방법은 다공성 스펀지를 생체활성 세라믹스 슬러리 내에 함침하여 스펀지 골격 위에 슬러리를 도포시키고, 상기 슬러리를 건조하고 탈지시킨 후 소결하는 과정에서 스펀지를 태워 다공체를 형성하고, 상기 다공체를 분쇄 후 체로 걸러 적정 크기의 열린 기공을 가지는 과립을 제조하는 것이다. 이 때 다공성 스펀지 골격에 의해 연속 기공이 형성되는데, 사용된 다공성 스펀지 골격의 구멍 크기에 따라 생성되는 연속 기공의 크기를 제어할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 제조된 지지체의 강도가 매우 낮기 때문에, 원하는 강도의 과립을 얻기 위해서는 수차례에 걸쳐 슬러리를 함침하고 탈지하는 공정을 반복해야 하므로, 대량생산에 부적합하여 제조단가가 상승되는 단점이 있다. 또한, 분쇄 후 생성된 과립의 표면이 날카롭게 되므로, 골세포의 부착에도 부적절한 측면이 있다.
다공성 스폰지를 이용한 레플리카법 이외에도, 기상임시제법, 고상임시제법 등이 연구되고 있다.
기상임시제(gas template)법은 공기 또는 기체발생 원인물질을 고농도 슬러리에 도입하여 소결 시 휘발하고 남은 자리가 기공으로 형성되도록 하는 방법으로서, 버블링법 또는 발포제법 등이 있다. 버블링법은 점도가 높은 세라믹 슬러리를 만든 후 공기를 불어넣어 공기 방울이 슬러리 내에 갇히게 하는 방법이다(참조 미국특허 제5,171,720호). 상기 방법은 슬러리와 버블과의 밀도차에 의해 균일한 크기의 버블을 슬러리 내에 고르게 분산하여 포획하기가 극히 어려운 단점이 있다. 발포제법은 원료물질을 슬러리화 하는 과정에서, 전이금속(transition metal) 분말을 첨가했을 때 산ㆍ알칼리반응에 의해 생성된 기체를 이용하거나 액화기체를 사용하여 기공을 도입하는 방법이다(참조 일본특허 특개평 제7-23994호). 그러나, 금속분말을 사용하여 기공을 도입할 경우 상온에서도 취급할 수 있지만, 미반응 잔존물이 체내에서 용해될 경우 안전성에 심각한 문제를 야기할 가능성이 크다. 또한, 프레온 가스 등의 액화 기체를 사용하게 되는데, 이러한 물질들은 대부분이 환경 오염물질일 뿐만 아니라 액화 온도가 낮아 슬러리의 취급온도를 낮춰야 하기 때문에 공정 단가가 높아지게 된다.
고상임시제(solid template)법은 기공의 크기나 분포 등과 같이 과립에 나타나는 표면요철의 특성이 고상임시제의 특성 즉, 고상임시제의 크기나 분포 등에 의존하게 되므로 과립의 표면요철 특성을 만족하기 위해서는 적절한 고상임시제의 선택이 중요하게 된다. 이 경우 기공의 크기 조절을 위하여 고분자 비드를 사용하는 방법이 있는데(미국특허 제4,777,153호 참조), 이 때 기공 크기를 임의로 조절하기 위하여 주문형인 비드를 사용하여야 하기 때문에 제조 단가가 높아지는 단점이 있다. 또한, 슬러리의 건조 중 고상형 비드가 수축을 하지 않으므로 벌크체 내에 많은 균열을 발생하고 뒤틀림 현상이 유발된다.
상기와 같이 다양한 골 형성 지지체의 제조방법에도 불구하고, 원하는 형태의 모양 및 크기를 쉽게 제어할 수 있는 제조방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자는 대량생산에 적합하고 본 칩 형태의 모양 및 크기를 쉽게 제어할 수 있는 방법을 연구한 결과, 플라스틱 사출 성형에 많이 사용되고 있는 injection molding의 공학적 제조방법을 도입하게 되면 상기 제조방법과 차별화될 수 있는 제조방법을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 공학적 제조방법을 도입하여 대량생산에 적합하고 본 칩 형태의 모양 및 크기를 쉽게 제어할 수 있는 제조방법 및 이에 의하여 제조된 본 칩을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하나의 태양으로서, 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법에 있어서, 생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물을 용융하는 단계(단계 1); 미세구조의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위한 미세패턴이 형성된 금형의 온도를 상승시키는 단계(단계 2); 상기 용융된 고분자 조성물을 상기 가열된 금형에 주입하는 단계(단계 3); 상기 금형을 냉각하는 단계(단계 4); 및 상기 금형 내의 골 조직 재생용 본 칩을 금형으로부터 분리하는 단계(단계 5)를 포함하는 골 조직 재생용 본 칩 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "골 조직 재생용 본 칩"이란, 일시 또는 영구적으로 손실된 뼈 조직이 다시 재생할 수 있도록 생체 내 환경을 제공하기 위한 것으로 수 mm 또는 그 이하의 크기를 가지는 것을 의미한다.
본 발명에 있어서는, 종래 플라스틱을 성형하는 공학적 방법으로 많이 사용하는 사출 성형 방법(injection molding)을 적용하여, 생분해성 고분자를 일정 모양으로 만드는 방법을 제공한다. 사출 성형 방법(injection molding) 이란 가열 용융한 재료를 미리 원하는 형상으로 만들어진 금형 내에 주입하여 냉각, 고체화하는 과정을 통해 성형품을 얻는 방법으로서, 복잡한 형상의 제품을 동일한 모양으로 대량으로 생산하기에 적합하다는 특징으로 가지고 있다.
본 발명에 사용된 사출 성형 장치의 개요를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하여 본 발명의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제조 방법에 있어서, 상기 단계 1은, 재료로서 사용되는 상기 생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물을 용융하는 단계로서, 생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물에 유동성을 부여하여 금형에 주입될 수 있는 상태로 만드는 단계를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "생분해성 고분자"란, 생체 내에서 시간이 지남에 따라 고분자가 자연히 분해되어 체내에서 흡수되는 물질로서, 본 발명에서는 기본적으로 골 조직 재생용 본 칩을 생분해성 고분자를 주재료로 하여 제조된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 생분해성 고분자로는 체내에서 염증 등의 문제를 발생하지 않는다면 제한되지 않으나, 바람직하게는 PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)), PCL(poly caprolactone), PLA (poly lactic acid) 또는 이들의 조합이 바람직하다.
상기 생분해성 고분자를 포함하는 조성물에는 생체활성물질, 예컨대 생체활성 세라믹(수산화인회석(HA(hydroxy apatite)), 황산칼슘, 알루미나, 실리카, 탄산칼슘, 인산칼슘, 주석산칼슘, 생체활성 유리, 및), 돼지뼈로 만든 골 분말 및 β-TCP 등)을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 "생체활성물질"이란, 생분해성 고분자와 함께 체내에서 골 유도 및 재생을 촉진할 수 있는 물질을 의미한다
생체활성 세라믹의 경우 실제 뼈를 구성하는 무기성분과 구조적 및 화학적으로 유사하므로 체내에서 재생된 골 조직과 함께 지지체 역할을 기대할 수 있으므로, 환자의 상태 및 치료 정도를 고려하여 적절한 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다. 상기 돼지뼈로 만든 골 분말은 대한민국 특허번호 제10-0679923호에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다.
종래 본 칩의 제조에 있어서 상기와 같은 생체활성 세라믹을 본 칩의 표면에 부착시키거나, 담지하기 위한 표면 처리를 하는 등의 여러 방법들이 시도되었다. 본 발명에 있어서는 상기 생체 활성 세라믹을 상기 생분해성 고분자와 혼합하여 본 칩을 제조함으로써, 상기 생분해성 고분자가 뼈 내에서 분해되면서 상기 생체 활성 세라믹이 서서히 방출됨으로써 골 유도 및 재생 촉진 효과가 오랜 기간에 걸쳐 유지되는 효과를 나타내게 된다.
상기 생체활성물질은 상기 생분해성 고분자 100 중량부당 5 내지 20 중량부 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 생체활성물질이 20 중량부 보다 많이 첨가될 경우 사출성형 작업이 어려워지며, 5 중량부보다 적게 첨가될 경우 생체활성물질 첨가에 따른 체내에서의 골 유도 및 재생 촉진 효과가 나타나지 않게 된다.
본 발명에 있어서 생분해성 고분자 및/또는 생체 활성 물질은 칩 형태로 가공된 것을 사용하며, 사출 성형 장치내의 호퍼에 충진시킨다. 호퍼에 충진된 생분해성 고분자가 사출 성형 장치의 가열부로 도입되고, 가열 장치에 의하여 생분해성 고분자가 용융되게 된다. 고분자 조성물의 용융시에는 고분자 재료의 특성을 고려하여 온도를 조절하여야 하며, 필요 이상의 온도로 가열하게 되면 생분해성 고분자가 분해 또는 변형되기 때문에 제조된 골 조직 재생용 본 칩이 체내에서 문제를 일으킬 수 있다. PLGA, PCL, PLA, 특히 이들의 조합을 사용할 경우, 각 재료의 혼합비에 맞추어 용융온도를 조절하는 것이 중요하다. 즉, 고분자 조성물의 유동성을 부여하되, 분해 또는 변형이 되지 않을 정도의 온도로 용융하여야 한다.
상기 단계 2는, 미세구조의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위한 미세패턴이 형성된 금형의 온도를 상승시키는 단계로서, 용융된 고분자 조성물을 금형에 주입하기 전에, 금형에 주입된 고분자 조성물이 형태를 형성할 때까지 유동성을 확보할 수 있도록 온도를 조절하는 단계를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "미세구조"란, 제조될 골 조직 재생용 본 칩의 형태를 의미하는 것으로, 본 발명에서는 수 mm 또는 그 이하의 크기를 가지는 골 조직 재생용 본 칩의 형태를 의미한다. 가장 적합하게 골 조직의 재생을 유도한다는 관점에서, 상기 미세구조는 바람직하게는 1 내지 4 mm 의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 금형을 사용하여 제조하기 때문에 크기 뿐만 아니라 그 형태를 쉽게 조절할 수 있기 때문에 다양한 형태의 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다. 바람직하게는 구형, 블록형, 등이 바람직하며, 이러한 예들을 도 2에 나타내었다.
또한, 골 조직 재생용 본 칩의 표면에 미세돌기를 구현할 경우, 표면적이 넓어져 생체 적합적으로 사용될 수 있으므로, 골 조직의 재생을 더욱 잘 유도할 수 있다. 이러한 관점에서, 골 조직 재생용 본 칩의 표면에는 미세돌기를 가지는 것이 바람직하므로, 상기 금형에는 미세돌기를 구현할 수 있는 형태가 바람직하다. 종래 골 조직 재생용 본 칩에 미세돌기를 형성하기 위해서는 복잡한 공정이 필요하였으나, 본 발명은 금형에 이러한 미세돌기를 구현함으로서 간단하게 미세돌기를 구현할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 "미세패턴"이란, 미세구조의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위한 금형에 형성된 패턴을 의미하는 것으로, 같은 모양의 미세구조가 연속적으로 금형에 구현되어 있는 것을 의미한다.
상기 금형을 가열하는 경우에는, 단계 1에서 고려된 것과 동일하게 고분자 조성물의 유동성을 부여하되 분해 또는 변형이 되지 않을 정도의 온도로 가열하는 것이 중요하다.
본 발명에 있어서, 상기 금형은 (상기 고분자 조성물 용융 온도 - 50℃ ) 내지 (상기 고분자 조성물 용융 온도 + 20℃ )의 범위에서 가열되는 것을 특징으로 한다. 상기 금형이 고분자 조성물 용융 온도보다 너무 낮은 온도로 가열될 경우 고분자 조성물이 금형에 주입되면서 형태를 형성하기 전에 먼저 결정화가 일어나 전체적인 골 조직 재생용 본 칩이 분해 또는 변형이 되는 등 형상에 영향을 줄수 있다.
상기 단계 3은, 상기 용융된 고분자 조성물을 상기 가열된 금형에 주입하는 단계로서, 용융된 고분자 조성물이 금형에 주입됨으로서 골 조직 재생용 본 칩의 형태를 갖추게 된다.
본 발명에서 제조하고자 하는 골 조직 재생용 본 칩의 크기는 수 mm 또는 그 이하이기 때문에, 용융된 고분자 조성물을 금형으로 주입시의 압력이 중요하다. 즉, 미세크기의 금형에 주입되는 것이기 때문에 고분자 조성물이 통과하는 공간이 매우 좁아 잔류응력이 상당히 높아지게 된다. 잔류응력을 극복하기 위하여 주입시의 압력을 너무 높이면 고분자에 높은 압력이 가해지게 되어 분해 또는 변형이 될 수 있고, 주입시 압력을 너무 낮추면 고분자가 잘 주입이 되지 않고 공정 시간도 길어지게 된다. 따라서 본 발명에서는 고분자 조성물의 특성, 배합비 등을 고려하여 적절하게 주입시의 압력을 조절하는 것이 바람직하다.
상기 단계 4는, 상기 금형을 냉각하는 단계로서, 고분자 조성물이 금형에 골고루 주입된 후에는 온도를 낮추어 고분자 조성물의 유동성을 없앰과 동시에 고분자 조성물이 골 조직 재생용 본 칩의 형태를 유지하도록 하는 단계이다.
상기 단계 5는, 상기 금형 내의 골 조직 재생용 본 칩을 금형으로부터 분리하는 단계로서, 금형이 충분히 냉각되어 골 조직 재생용 본 칩이 형태를 그대로 유지하는 상태가 되면, 금형으로부터 분리하여 골 조직 재생용 본 칩을 수득할 수 있다.
상기 본 발명의 제조방법에 의하여 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 경우, 본 발명은 생분해성 고분자를 용해하기 위한 용매를 전혀 사용하지 않는다는 특징이 있다.
즉, 종래 제조방법에서는 생분해성 고분자를 사용할 때 이를 녹일 수 있는 용매를 필수적으로 사용하여야 하였는데 비하여, 본 발명의 사출 성형 방법의 경우 고분자를 열 만을 가하여 용융시키기 때문에 용매의 사용을 근본적으로 배제함으로서, 안정성이 확보된 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본 칩은 생체활성 세라믹이 본 칩을 이루는 생분해성 고분자와 완전히 혼합되어, 상기 생분해성 고분자가 분해되면서 골 조직으로 방출되므로, 상기 생체활성 세라믹의 골 조직 유도 및 재생 효과를 오랜 기간 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 또 다른 태양으로서, 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법에 있어서, 생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물을 용융하는 단계(단계 1); 미세구조의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위한 미세패턴이 형성된 나노스탬프가 장착된 금형의 온도를 상승시키는 단계(단계 2); 상기 용융된 고분자 조성물을 상기 가열된 나노스탬프에 주입하는 단계(단계 3); 상기 나노스탬프가 장착된 금형을 냉각하는 단계(단계 4); 상기 나노스탬프를 금형으로부터 분리하는 단계(단계 5); 및 상기 나노스탬프로부터 골 조직 재생용 본 칩을 분리하는 단계(단계 6)를 포함하는 골 조직 재생용 본 칩 제조 방법을 제공한다.
상기 제조방법은 앞서 설명한 본 발명의 제조방법과 나노스탬프가 장착된 금형을 사용하는 점을 제외하고는 동일하다.
본 발명에서 사용되는 용어 "나노스탬프"는 미세구조의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위한 미세패턴이 형성된 스탬프를 의미하는 것으로, 금형을 대신하여 고분자 조성물이 주입되는 것을 의미한다. 원하는 형태의 크기나 모양을 바꾸기 위하여 금형 자체를 바꿀 필요가 없이 나노스탬프를 교체하면 되기 때문에, 나노스탬프를 사용하는 것은 또 다른 이점을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 제조 방법에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본 칩을 제공한다.
본 발명에서는 가장 적합하게 골 조직의 재생을 유도한다는 관점에서, 상기 미세구조는 바람직하게는 1 내지 4 mm 의 크기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 금형을 사용하여 제조하기 때문에 크기 뿐만 아니라 그 형태를 쉽게 조절할 수 있기 때문에 다양한 형태의 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다. 상기 골 조직 재생용 본 칩은 잭형 (jack), 정제형, 스트립형 (strip), 블록형 (block), 입방체형, 칩형 (chip), 펠릿 형 (pellet), 환약형, 로젠지형 (lozenge), 구형, 링형, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것, 바람직하게는 구형, 블록형, 칩 형 등이 바람직하며, 이러한 예들은 앞서 살펴본 바와 같이 도 2에 나타내었다.
본 발명에 따른 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에 따른 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법은 공학적 방법을 응용한 것으로서, 생산시설을 자동화할 수 있고, 공정조건을 손쉽게 제어할 수 있어 최적의 골 조직 재생용 본 칩을 생산할 수 있다. 따라서, 종래 소결법, 분말압축법, 레플리카법, 기상임시제법, 고상임시제법 등에 비하여 생산 공정을 단순화하고 비용을 대폭 절감할 수 있어 공정상 유리하다.
둘째, 금형 또는 나노스탬프를 조절함으로서 다양한 크기 및 형상의 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있어, 환자의 상태 및 치료 상태를 고려하여 환자 적합형 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다. 따라서, 종래 소결법, 분말압축법, 레플리카법, 기상임시제법, 고상임시제법 등은 원하는 형태의 크기 및 모양을 제조하기 힘든 것과 달리, 본 발명은 간단히 원하는 크기 및 형태를 조절할 수 있다.
셋째, 골 조직 재생용 본 칩은 표면에 미세돌기가 형성되어 있는 경우, 골 세포의 부착면적이 넓어져 보다 생체 적합적으로 사용할 수 있고 골 조직 재생을 더욱 잘 유도할 수 있다. 그러나, 종래 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법에 있어서는 미세돌기를 형성하기 위하여 복잡한 공정이 필요하였다. 그러나, 본 발명에서는 간단히 금형 또는 나노스탬프의 구조에 미세돌기를 구현함으로서, 제조되는 골 조직 재생용 본 칩에 미세돌기를 구현할 수 있으므로, 종래 제조방법과 달리 간단히 미세돌기를 구현할 수 있다.
넷째, 생분해성 고분자를 포함하는 조성물에 생체활성물질 등을 함께 첨가하여 일체적으로 제조될 수 있다. 생체활성물질을 첨가하게 되면, 상기 생체활성물질이 생분해성 고분자가 분해되면서 골 조직 내로 서서히 방출되어 상기 생분해성 고분자와 함께 체내에서 골 유도 및 재생을 촉진할 수 있으므로, 환자의 상태 및 치료 정도를 고려하여 적절한 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 생분해성 고분자를 사용하고 있음에도 생분해성 고분자를 용해함에 있어 필요한 용매를 전혀 사용하지 않는다는 특징이 있다. 종래 제조방법에서는 생분해성 고분자를 사용할 때 이를 녹일 수 있는 용매를 필수적으로 사용되어 왔는데, 잔류 용매의 제거가 용이하지 않았고 체내에서 잔류 용매로 인하여 유해가능성이 문제되어 왔다. 그러나 본 발명은 이러한 용매를 근본적으로 배제함으로서, 안정성이 확보된 골 조직 재생용 본 칩을 제조할 수 있다.
도 1은 사출 성형에 사용되는 사출 성형 장치의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따라 제조되는 골 조직 재생용 본 칩의 형태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 칩의 크기를 설계한 내용을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 칩 제조에 사용되는 금형의 3D 도면 및 사출 성형을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 본 칩의 상면과 측면을 현미경으로 촬영한 도이다.
이하，본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐，실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 골 조직 재생용 본 칩을 위한 금형 제조
도 2의 (a)와 같은 방파제 형태의 골 조직 재생용 본 칩을 제조하기 위해 도 3과 같이 크기를 결정하고, 이러한 형태를 만들기 위한 금형을 제조하였다. 도 4a 는 본 발명에 따라 칩 제조에 사용되는 금형의 3D 도면을 나타내며, 이에 따라 실제로 제조된 금형의 사진을 도 4b 에 나타내었다.
실시예 2. 사출성형기를 이용한 칩의 제조
상기 실시예 1에서 제작된 미세패턴이 형성된 금형을 전동식 사출 성형기인 도시바 사출성형기 EC40에 장착하였다.
생분해성 고분자로서 칩 형태로 판매되는PLA 를, 생체활성 고분자로서 돼지뼈로부터 만든 골 분말을 사용하였으며, 상기 생분해성 고분자90 중량부와 돼지뼈로부터 만들어진 골 분말 10 중량부를 혼합하였다.
상기 생분해성 고분자와 돼지뼈로부터 만들어진 골 분말을 사출성형기에 주입한 후, 가열 장치를 통해 230 내지 250 ℃로 가열하여 용융시켰다. 이와는 별도로 금형의 표면 온도를 180 내지 230 ℃로 가열하였다.
700 -1200 kgf / ㎠ 의 압력을 가하여 용융된 재료가 20 - 50 mm/sec 속도로 금형 내에 주입되도록 하였다. 재료 주입 후 1시간 동안 금형 내의 온도를 유지한 후 이후부터 냉각시키고, 형성된 골조직 재생용 지지치(칩형태)를 금형으로부터 분리하였다. 상기의 공정을 통해 분리된 골 조직 재생용 본 칩을 EO Gas 로 멸균하여 골 조직 재생용 본 칩을 완성하였다. 제조된 재생용 칩의 SEM 사진을 도 5에 나타내었다.

Claims (11)

  1. 표면에 미세돌기를 가지는 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법에 있어서,
    생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물을 용융하는 단계;
    미세구조의 골 조직 재생용 본칩을 제조하기 위한 표면에 미세돌기를 가지는 미세패턴이 형성된 금형의 온도를 상승시키는 단계;
    상기 용융된 고분자 조성물을 상기 가열된 금형에 주입하는 단계;
    상기 금형을 냉각하는 단계; 및
    상기 금형 내의 골 조직 재생용 본 칩을 금형으로부터 분리하는 단계를 포함하는 골 조직 재생용 본 칩 제조 방법.
  2. 표면에 미세돌기를 가지는 골 조직 재생용 본 칩을 제조하는 방법에 있어서,
    생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물을 용융하는 단계;
    미세구조의 골 조직 재생용 본칩을 제조하기 위한 표면에 미세돌기를 가지는 미세패턴이 형성된 나노스탬프가 장착된 금형의 온도를 상승시키는 단계;
    상기 용융된 고분자 조성물을 상기 가열된 나노스탬프에 주입하는 단계;
    상기 나노스탬프가 장착된 금형을 냉각하는 단계;
    상기 나노스탬프를 금형으로부터 분리하는 단계; 및
    상기 나노스탬프로부터 골 조직 재생용 본 칩을 분리하는 단계를 포함하는 골 조직 재생용 본 칩 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고분자 조성물을 용융하는 단계에서의 금형 가열 온도는 (고분자 조성물 용융 온도 - 50℃ ) 내지 (고분자 조성물 용융 온도 + 20℃ )의 범위에서 금형을 가열하는 것을 특징으로 하는 골 조직 재생용 본 칩 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자는 PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)), PCL(poly caprolactone), PLA (poly lactic acid) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 조직 재생용 본 칩 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생분해성 고분자를 포함하는 조성물은 생체활성물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 골 조직 재생용 본 칩 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 생체활성물질은 수산화인회석(HA(hydroxy apatite)), 황산칼슘, 알루미나, 실리카, 탄산칼슘, 인산칼슘, 주석산칼슘, 생체활성 유리, 돼지뼈로 만든 골 분말 및 β-TCP 로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 골 조직 재생용 본 칩 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 생분해성 고분자를 포함하는 고분자 조성물은 용매를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 골 조직 재생용 본 칩 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 생분해성 고분자 100 중량부당 상기 생체활성물질이 5 내지 20 중량부 첨가되는 것을 특징으로 하는 골 조직 재생용 본 칩 제조방법.
  9. 제1항 또는 제2항의 제조 방법에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본 칩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 골 조직 재생용 본 칩은 1 내지 4 mm의 크기를 가지는 것인 골 조직 재생용 본 칩
  11. 제9항에 있어서,
    상기 골 조직 재생용 본 칩은 잭형 (jack), 정제형, 스트립형 (strip), 블록형 (block), 입방체형, 칩형 (chip), 펠릿 형 (pellet), 환약형, 로젠지형 (lozenge), 구형, 링형, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 골 조직 재생용 본 칩.
KR1020100108648A 2009-11-03 2010-11-03 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본칩 KR101280891B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090105406 2009-11-03
KR1020090105406 2009-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110049717A KR20110049717A (ko) 2011-05-12
KR101280891B1 true KR101280891B1 (ko) 2013-07-02

Family

ID=44360770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100108648A KR101280891B1 (ko) 2009-11-03 2010-11-03 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본칩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101280891B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160128585A (ko) 2015-04-29 2016-11-08 조선대학교산학협력단 균일상의 베타상 트리칼슘 포스페이트계 본 칩의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 본 칩
KR101817002B1 (ko) 2016-06-10 2018-01-09 조선대학교산학협력단 압축성형 몰드를 이용한 베타-트리칼슘포스페이트계 합성골 웨지의 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101940507B1 (ko) * 2017-08-30 2019-01-21 (주)웹스 생분해성 고분자 소재 의료기기 제조장치 및 이를 이용한 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07186194A (ja) * 1993-12-27 1995-07-25 Sony Disc Technol:Kk スタンパーの自動交換装置
KR20020083888A (ko) * 2001-06-29 2002-11-04 주식회사 씨엠리서치 고강도 뼈 고정용 생분해성 유기 고분자/무기 복합 소재의제조 방법 및 그에 의해 제조된 생분해성 유기고분자/무기 복합 소재
KR100701229B1 (ko) * 2005-12-08 2007-03-29 임채복 급속열처리에 의한 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치및 이를 이용한 성형 방법
JP2009501559A (ja) * 2005-07-15 2009-01-22 ベーリンガー インゲルハイム ファルマ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフト 再吸収性ポリエーテルエステル及び医療用インプラントを製造するためのその使用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07186194A (ja) * 1993-12-27 1995-07-25 Sony Disc Technol:Kk スタンパーの自動交換装置
KR20020083888A (ko) * 2001-06-29 2002-11-04 주식회사 씨엠리서치 고강도 뼈 고정용 생분해성 유기 고분자/무기 복합 소재의제조 방법 및 그에 의해 제조된 생분해성 유기고분자/무기 복합 소재
JP2009501559A (ja) * 2005-07-15 2009-01-22 ベーリンガー インゲルハイム ファルマ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフト 再吸収性ポリエーテルエステル及び医療用インプラントを製造するためのその使用
KR100701229B1 (ko) * 2005-12-08 2007-03-29 임채복 급속열처리에 의한 고분자수지 성형용 금형온도 제어 장치및 이를 이용한 성형 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160128585A (ko) 2015-04-29 2016-11-08 조선대학교산학협력단 균일상의 베타상 트리칼슘 포스페이트계 본 칩의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 본 칩
KR101817002B1 (ko) 2016-06-10 2018-01-09 조선대학교산학협력단 압축성형 몰드를 이용한 베타-트리칼슘포스페이트계 합성골 웨지의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110049717A (ko) 2011-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baino et al. Processing methods for making porous bioactive glass‐based scaffolds—A state‐of‐the‐art review
Du et al. 3D printing of ceramic-based scaffolds for bone tissue engineering: an overview
Chia et al. Recent advances in 3D printing of biomaterials
KR100903761B1 (ko) 임플란트 재료 및 이의 제조방법
Hutmacher Scaffold design and fabrication technologies for engineering tissues—state of the art and future perspectives
JP5049119B2 (ja) 生体適合性骨インプラント組成物及び骨欠損の修復のための方法
JP4723188B2 (ja) 多孔性の生体適合性移植材料およびその製造方法
Bártolo et al. Advanced processes to fabricate scaffolds for tissue engineering
WO2021062971A1 (zh) 一种结合三维打印模板和发泡法制备的陶瓷支架及其应用
KR101268408B1 (ko) 이중 기공구조를 갖는 물리적 발포용 다공질 인산칼슘 분말용 조성물 및 그 제조방법
KR101280891B1 (ko) 골 조직 재생용 본 칩의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골 조직 재생용 본칩
KR101846847B1 (ko) 3차원 프린팅을 이용한 골 결손 충진용 지지체의 제조방법
WO2010021559A1 (en) Hydroxyapatite and bioglass-based pellets, production process and applications of thereof
Balla et al. Biointegration of three-dimensional–printed biomaterials and biomedical devices
JP2003159321A (ja) 有機−無機複合多孔体及びその製造方法
CN110087699B (zh) 骨移植物替代物
KR101240582B1 (ko) 조직 및 뼈를 위한 지지체에서 분급화된 세공 구조를 얻는 방법, 및 분급화된 세공 구조를 갖는 조직 및 뼈를 위한 지지체
EP2933241A1 (en) Method for producing a porous calcium polyphosphate structure
Chua et al. Additive manufacturing-assisted scaffold-based tissue engineering
KR101413541B1 (ko) 삼차원 인공 지지체 제조방법
Izquierdo‐Barba Scaffold designing
Sa et al. Fabrication and evaluation of 3D β-TCP scaffold by novel direct-write assembly method
JP2004298407A (ja) 生体組織補填材及びその製造方法
Fiume et al. Processing of bioactive glass scaffolds for bone tissue engineering
Salehi et al. Three‐dimensional Printing Approaches for the Treatment of Critical‐sized Bone Defects

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160628

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171226

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180625

Year of fee payment: 6