KR101533075B1 - 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 및 이의 제조방법 - Google Patents

생체친화형 소프트 콘택트렌즈 및 이의 제조방법 Download PDF

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백상덕
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한영아
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Abstract

본 발명은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈에 관한 것으로, 글루코즈 비닐 에스테르(Glucose vinyl ester), 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA), 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)로 이루어진 중합체를 포함하는 것이며, 또한 본 발명은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈의 제조방법에 관한 것으로, 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester), 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA), 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)를 첨가하고, 1차 중합한 후, 2차 중합하여 중합체를 얻는 것이며, 각막 자극을 최소화하고 보습작용을 원활하게 하여 안구건조를 방지할 수 있으며, 렌즈 표면의 단백질 침착을 방지하여 감염으로 인한 다양한 안질환 발생으로부터 각막을 보호할 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

생체친화형 소프트 콘택트렌즈 및 이의 제조방법{BIOCOMPATIBLE SOFT CONTACT LENS AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소프트 콘택트렌즈 제조 시 기존 HEMA 단량체에 합성 및 정제를 완료한 Glucose vinyl ester를 공단량체로 첨가 사용하고, EGDMA(ethylene glycol dimethacrylate)를 가교제로, Azo계 initiator를 중합개시제로 사용하여 자유 라디컬 중합을 하여 소프트 콘택트렌즈를 제조함으로써, 각막 자극을 최소화하고 보습작용을 원활하게 하여 안구건조를 방지할 수 있으며, 렌즈 표면의 단백질 침착을 방지하여 감염으로 인한 다양한 안질환 발생으로부터 각막을 보호할 수 있는 생체친화형 소프트렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
콘택트렌즈(contact lens)는 안구(眼球)의 전면에 렌즈를 직접 밀착(密着)시켜 좋은 시력을 얻으려고 하는 것을 나타낸다.
콘택트렌즈는 재질에 따라서 하드 콘택트렌즈와 소프트 콘택트렌즈로 구분된다.
재질이 단단한 하드 콘택트렌즈는 렌즈의 형상이 비교적 잘 유지되므로 시력교정 기능이 안정적이고, 내구성이 우수하여 제품 수명이 길며, 세척과 관리가 편리하다는 장점이 있지만, 렌즈의 착탈시 각막이 손상될 위험이 있고, 착용감이 좋지 못하며, 소수성이어서 렌즈가 쉽게 빠져버리는 단점이 있다. 이러한 하드 콘택트렌즈는 산소투과율은 낮지만, 그 크기가 소프트 콘택트렌즈에 비해 상대적으로 작고, 렌즈를 착용한 상태에서 눈꺼풀을 깜박이거나 눈알을 움직이면 하드 콘택트렌즈도 따라 움직이게 되어, 눈물이 엇갈리게 되어 각막에 대한 산소공급이 이루어진다.
하드 콘택트렌즈는 소프트렌즈에 비해 안전성이 높고 단단한 재료로 만들어진다.
렌즈의 직경은 8 ~ 9.0mm정도이며, 난시가 심하거나 불규칙한 각막환자의 시력 교정에 좋다.
소프트콘택트렌즈에 비해 수명이 길고 세척이 쉽고 눈에 삽입, 제거하는 것도 용이하며, 용액에 대한 알레르기가 적다. 좌, 우안의 도수에 대한 눈의 차이가 문제가 되지 않고, 소프트콘택트렌즈에 비해 시야가 넓다.
오늘날 널리 이용되고 있는 하드콘택트렌즈는 PMMA(Poly methyl methacrylate) 광학 수지를 재료로 해서 만드는데, 이 수지의 특성은 광학적으로 우수하고 투명할 뿐만 아니라 생체에 대한 적응성이 있다는 것이다.
PMMA로 만든 콘택트렌즈는 착용 상의 규칙을 잘 지킬 경우 충분한 안정성이 있으나, 그렇지 않을 경우 예를 들면 너무 빡빡하게 착용했다든지, 빼내지 않고 잠을 잤다든지 했을 경우 산소결핍으로 인해서 각막부종이나 각막상피미란을 일으킬 가능성이 있다.
하드콘택트렌즈일지라도 산소투과 기능이 있는 것은 이러한 증상은 가벼워지므로, 하드콘택트렌즈의 산소투과 기능을 향상시키기 위하여 렌즈의 중심에 구멍에 만들거나 레이져 광선을 이용해서 무수히 많은 가는 구멍을 렌즈면에 뚫는 등 물리적인 연구를 하고 있다. 하드콘택트렌즈의 가장 큰 결점은 산소를 전혀 투과시키지 않기 때문에 장시간 착용하거나 특히 야간에 착용하고 잠을 잔 다음날 심한 통증을 겪는다는 것이다.
PHEMA(Polyhydroxyethyl Methacrylate), PVP(PolyVinyl Pyrrolidone) 등과 같은, 하드콘택트렌즈에 비해 상대적으로 재질이 유연한 소프트콘택트렌즈는, 재질이 부드러워서 착용감이 좋고, 함수율이 30%~80% 정도이면서 친수성이어서, 렌즈가 쉽게 빠지지 않는다는 장점이 있지만, 렌즈착용시 형상 변형이 초래되어 시력교정이 불안정하고, 상대적으로 내구성이 좋지 못하여 제품 수명이 짧으며, 곰팡이나 세균이 붙지 않도록 자주 세척하고 소독해야 하므로 렌즈 관리가 상당히 번거롭게 되는 단점이 있다.
더욱이, 이러한 종래 소프트콘택트렌즈는, 그 크기가 하드콘택트렌즈에 비해 상대적으로 클 수밖에 없는데, 종래 친수성 소프트콘택트렌즈는 산소투과성이 좋지 못하여 안구가 충혈되는 등의 문제가 초래되었다.
반면, PDMS(Polydimethylsiloxane)와 같은 소수성 폴리머를 재질로 하는 소프트콘택트렌즈는, 소수성 하드콘택트렌즈와 같이 곰팡이나 세균이 잘 붙지 않으므로 친수성 폴리머를 재질로 하는 소프트콘택트렌즈에 비해서 세척과 보관이 편리하다는 장점이 있지만, 소수성이어서 렌즈를 착용하기가 쉽지 않고, 착용했다고 하더라도 안구로부터 쉽게 떨어진다는 사용상의 불편함이 초래된다.
최근에는, 하드콘택트렌즈와 소프트콘택트렌즈의 중간적인 물리적 특성을 지니면서 하드콘택트렌즈 계열로 분류되는, CAB(Cellulose Acetate Butylate)와 실리콘계 등의 산소투과성이 좋고 소수성인 RGP(Rigid Gas Permeable)렌즈가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 RGP콘택트렌즈는 소수성이어서 소프트콘택트렌즈에 비해 건조한 상태로 보관되므로 렌즈 내에 수분이 적어서 세균 발생으로 인한 안질환 발생의 위험이 낮고, 하드콘택트렌즈보다 산소투과율이 높다는 장점이 있지만, 소수성으로 인해 안구로부터 쉽게 떨어져서 착용이 어렵고, 착용 시 오염 및 흠이 발생하기 쉽다는 단점이 있다.
최근에는 친수성이면서 산소투과성이 우수하여, 착용이 편리하고, 각막으로의 산소공급이 원활하게 이루어지는 콘택트렌즈를 개발하기 위해 활발하게 연구진행되고 있으나, 기존의 HEMA렌즈는 함수율과 산소투과율면에서 취약한 단점이 있고, 실리콘렌즈는 함수율과 표면 보습이 취약하고 안질환의 위험이 있으며, MPC렌즈는 각막을 자극하는 단점이 있으며, PEG렌즈는 산소투과율과 표면보습이 부족한 단점이 있다.
기존의 콘택트렌즈의 문제점인 산소투과율을 향상시키기 위하여, 특허등록공보 등록번호 10-1203131호에는 (a) 수용성 염의 분말을 증류수에 녹여 초음파 진동시키면서 건조시킨 후, 건조된 분말에 초음파 진동을 주면서 콘택트렌즈 원료에 믹싱한 후, 강한(900W ~ 1KW) 초음파로 진동을 주어 나노 크기로 형성하는 단계; (b) 콘택트렌즈 원료에 상기 나노 크기의 수용성 염을 첨가하여 혼합하는 단계; (c) 상기 혼합된 콘택트렌즈 원료를 이용하여 콘택트렌즈를 성형하는 단계; 및 (d) 상기 성형된 콘택트렌즈를 수용액으로 세척하여 상기 수용성 염을 제거하는 단계를 포함하는 다공성 콘택트렌즈 제조방법이 공개되어 있다.
또한, 등록특허공보 등록번호 10-1250995호에는 콘택트렌즈에 있어서, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 0.8~1.0중량%, N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone, NVP) 4~5중량%, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA) 4~5중량%, 비닐애니솔(vinylanisole) 2~15중량%, 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 0.1~0.5중량% 및 잔부의 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate, HEMA)로 이루어진 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈가 공개되어 있다.
그러나, 상기와 같은 다공성 콘택트렌즈의 경우 표면이 매끄럽지 못하므로 단백질이 흡착되기 쉽고 광 투과율이 떨어지는 문제점이 있으며, 비닐애니솔을 포함하는 콘택트렌즈는 상대적으로 내구성이 좋지 못하여 제품 수명이 짧으며, 곰팡이나 세균이 붙지 않도록 자주 세척하고 소독해야 하므로 렌즈 관리가 상당히 번거로운 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 기존의 소프트 콘택트렌즈의 단점을 보완하여 함수율 및 산소투과율 증가, 단백질 흡착 저하, 각막자극 최소화, 고보습인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈에 관한 것으로, 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester), 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA), 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)로 이루어진 중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈의 제조방법에 관한 것으로, 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester), 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA), 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)를 첨가하고, 1차 중합한 후, 2차 중합하여 중합체를 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈는 각막 자극을 최소화하고 보습작용을 원활하게 하여 안구건조를 방지할 수 있으며, 렌즈 표면의 단백질 침착을 방지하여 감염으로 인한 다양한 안질환 발생으로부터 각막을 보호할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 제작을 위해 포도당에 중합 반응기를 도입하는 합성과정
도 2는 Glucose vinyl ester를 공단량체로 하는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 고분자 수화젤 중합공정
도 3은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 함수율 특성 비교
도 4는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 산소전달율 특성 비교
도 5는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 광투과율 특성 비교
도 6은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 단백질흡착 특성 비교
본 발명은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 콘택트렌즈에 있어서, 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester) 4~6중량%, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA) 0.3~0.5중량%, 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 0.3~0.7중량% 및 잔부의 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)로 이루어진 중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 콘택트렌즈의 제조방법에 있어서, 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester) 4~6중량%, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA) 0.3~0.5중량%, 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 0.3~0.7중량% 및 잔부의 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)를 첨가하고 80℃에서 1시간 동안 1차 중합하고 다시 120℃에서 1시간 동안 2차 중합하여 얻은 중합체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 제작을 위해 포도당에 중합 반응기를 도입하는 합성과정, 도 2는 Glucose vinyl ester를 공단량체로 하는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈 고분자 수화젤 중합공정, 도 3은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 함수율 특성 비교, 도 4는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 산소전달율 특성 비교, 도 5는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 광투과율 특성 비교, 도 6은 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 단백질흡착 특성 비교를 나타낸 도면이다.
본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈를 제조하기 위하여, 공단량체로 사용되는 글루코즈 비닐 에스테르(Glucose vinyl ester)를 합성 및 정제하는 것을 설명하면, 포도당에는 5개의 수산기(hydroxy group)가 존재하고, 일반적인 화학적 치환방법을 이용하면 상기 5개의 수산기의 대부분이 치환되어 보습효과가 없어지므로, 바실루스 리체니포르미스 유래의 단백질 분해효소(Protease from Bacillus licheniformis)를 이용하여 효소적 합성법으로 중합반응을 진행하면 포도당의 6번 탄소에 연결된 수산기(hydroxy group)에서만 선택적으로 치환반응이 진행되며 나머지 4개의 수산기가 보존되어 위치선택적인 반응이 가능하여 항상 일정한 구조의 포도당 치환 합성물을 얻을 수 있다.
즉, 포도당(Glucose) 1081 mg과 효소(Protease from Bacillus licheniformis) 40 mg를 용매인 피리딘(pyridine) 15 ml에 혼합하고, 기질(Divinyl Adipate, DVA) 4161.5 mg(3.5 eq)을 첨가하여 35℃에서 약 68시간 교반한다.
반응 68시간 경과 후 잔류 포도당이 관찰되지 않았고 최종 생성물로 전환되었음을 확인하였다.
중합 반응기가 도입된 최종 포도당 생성물을 분리하기 위해 1㎛필터로 효소를 제거한 후, 디에틸 에테르(Diethyl Ether) 250 ml에 침전시킨 후 5분동안 3900RPM의 속도로 원심분리하여 중간 침전물을 얻는다.
메탄올(Methanol) 5 ml로 중간 침전물을 녹여 다시 디클로로메탄(Dichloromethane) 300 ml에 떨어뜨려 침전물의 순도를 높이는 작업을 반복하고 최종 원심분리하여 흰 침전물을 얻었다.
흰 침전물을 24시간동안 진공건조하여 기능기가 도입된 최종 포도당 생성물인 글루코즈 비닐 에스테르(Glucose vinyl ester) 파우더를 얻었다.
본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈를 제조하는 방법은 기존의 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA) 단량체에 합성 및 정제를 완료한 글루코즈 비닐 에스테르(Glucose vinyl ester)를 공단량체로 첨가 사용하고, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA)를 가교제로, Azo계 initiator인 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN)을 중합개시제로 사용하여 자유 라디컬 중합을 하여 생체친화형 소프트 콘택트렌즈를 제조한다.
2-하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)는 콘택트렌즈의 주재료이며, 보다 상세하게는 친수성 콘택트렌즈의 주재료로 사용되므로, 본 발명의 콘택트렌즈는 친수성 소프트 콘택트렌즈를 제공할 수 있다.
글루코즈 비닐 에스테르(Glucose vinyl ester)는 공단량체로 첨가 사용되어 제조된 소프트렌즈의 산소전달율을 높이게 되고, 글루코즈 비닐 에스테르가 4 중량% 미만으로 포함되면 제조된 소프트 콘택트렌즈의 산소전달율이 떨어지게 되며, 6 중량%를 초과하여 포함되면 제조된 소프트렌즈가 팽윤이 되는 현상이 발생하고 물성이 약해져서 불량률이 높아지게 된다.
에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(EGDMA)는 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)의 단량체와 글루코즈 비닐 에스테르(Glucose vinyl ester)를 중합시 각각의 단량체를 중합시키기 위한 가교결합제로 사용한다.
상기 에틸렌 글리콜 다이메타크릴에이트가 0.3 중량% 미만으로 포함되면 제조된 소프트 콘택트렌즈의 물성이 약해져서 불량률이 높아지게 되고, 0.5 중량%를 초과하여 포함되면 제조된 소프트렌즈가 딱딱해지고 쪼개지는 현상이 발생한다.
아조비스아이소부티로니트릴(AIBN)은 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 메틸 메타크릴레이트(MMA)의 단량체 및 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(EGDMA)의 가교결합제를 이용하여 중합체를 제조하는 중합 반응시 반응을 개시하는 개시제로 사용한다.
상기 아조비스아이소부티로니트릴이 0.3 중량% 미만으로 포함되면 중합 반응이 잘 되지 않아 소프트렌즈의 불량률이 높아지며, 0.7 중량%를 초과하여 포함되면 제조된 소프트렌즈에 기포가 발생하여 굴절율이 떨어진다.
본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈를 성형하는 방법은 캐스트 몰드(cast mould)법을 사용하여 일정한 배율로 배합된 단량체들을 콘택트렌즈 몰드에 주입시켜 렌즈 형상을 성형하는 단계를 거친 후에 80℃에서 1시간 동안 1차 중합하고 다시 120℃에서 1시간 동안 2차 중합한다.
중합 후 몰드를 공기 중에서 식힌 후, 생리식염수 내에서 수화과정을 거치게 되면 몰드와 소프트 콘택트렌즈가 분리되며, 상기 소프트 콘택트렌즈를 PBS(Phosphate Buffer saline) 용액에 담가두었다.
[실시예] 1생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 기능성 원재료인 포도당에 중합 반응기를 도입하는 공정
포도당 1081 mg(Glucose)과 효소(Protease from Bacillus licheniformis) 40 mg을 피리딘 15 ml에 혼합하고, 기질인 DVA(Divinyl Adipate) 4161.5 mg(3.5 eq)을 첨가하여 35℃에서 약 68시간 교반한다.
반응 68시간 경과 후 잔류 포도당이 관찰되지 않았고 최종 포도당 생성물로 전환되었음을 확인하였다.
중합 반응기가 도입된 최종 포도당 생성물을 분리하기 위해 1㎛ Filter로 효소를 제거한 후 Diethyl Ether 250ml에 침전 후 원심분리하여(3900RPM, 5분) 중간 침전물을 얻는다.
Methanol 5 ml로 중간 침전물을 녹여 다시 Dichloromethane 300 ml에 떨어뜨려 침전물의 순도를 높이는 작업을 반복하고 최종 원심분리하여 흰 침전물을 얻었다. 흰 침전물을 24시간동안 진공(Vacuum) 건조하여 기능기가 도입된 최종 포도당 생성물 Glucose vinyl ester 파우더를 얻었다.
[실시예 2] HEMA를 주원료로 제조된 일반 소프트 콘택트렌즈(HEMA-soft lens)와 포도당 기능성 원재를 함유하는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 제조 방법
표 1. 일반 소프트 콘택트렌즈와 생체친화형 소프트렌즈의 성분 및 함량
Figure 112014030549572-pat00001

상기 표 1의 재료를 배합한 용액을 콘택트렌즈 몰드에 주입하고 80℃에서 1시간 동안 1차 중합하고 다시 120℃에서 1시간 동안 2차 중합하였다.
중합 후 몰드를 공기 중에서 식힌 후, 생리식염수 내에서 수화과정을 거치게 되면 몰드와 소프트 콘택트렌즈가 분리되며, 상기 소프트 콘택트렌즈를 PBS(Phosphate Buffer saline) 용액에 담가두었다.
몰드는 직경 11.0 mm, 상측정점 굴절력 -3.00 D(Diopter)로 제작된 몰드를 사용하였다.
[시험예 1] 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 함수율 특성 비교
기존의 HEMA-soft lens와 타사의 soft lens, 그리고 본 발명인 BIO-soft lens의 함수율을 비교하였다.
함수율 측정을 위해 충분히 수화시킨 시료를 3개 준비한다. 시료의 물기를 제거한 후 무게를 잰다.(1)
드라이오븐 120℃에서 30분간 건조시킨 후 무게를 잰다.(2)
아래와 같은 식을 사용하여 계산하였다.
함수율 구하는 식 :
Figure 112014030549572-pat00002
×100 = 함수율 (%)
상기의 함수율 특성 비교 결과에 따르면, 도 3에서와 같이 본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 함수율이 제일 우수하다.
[시험예 2] 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 산소전달율 특성 비교
기존의 HEMA-soft lens와 타사의 soft lens, 그리고 본 발명인 BIO-soft lens의 산소전달율을 비교하였다.
산소전달율(Dk)을 측정하기 위해 먼저 시료의 두께(T)를 측정한다.
두께측정장비는 ET-3 Electronic Thickness Gauge를 사용하였다.
시료의 두께를 측정한 후 항온항습기 안에 설치된 Cell(8.6 mm)에 시료를 장착한다.
항온항습기는 온도 35℃(±0.5℃), 습도 95%를 유지하며 측정시간은 30분으로 하였다.
렌즈가 장착된 Cell에서 전달된 전류값을 환산하여 산소투과율(Dk/t)을 계산할 수 있으며, 이 값에 두께값을 곱하여 최종 산소전달율(Dk) 값을 구한다.
단위는 10-11(cm2×ml O2)/(sec×ml×mmHg) 사용하였다.
DK= (Currnet-Dark current) ㎂ × 3.0 × 10-11 × T (cm)
상기의 산소전달율 특성 비교 결과에 따르면, 도 4에서와 같이, 본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 산소전달율이 제일 우수하다.
[시험예 3] 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 형상 및 외관
표 2. 생체친화형 소프트렌즈의 형상 및 외관 결과
Figure 112014030549572-pat00003

상기 결과에 의하면, 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 형상 및 외관은 통과 기준을 벗어나지 않고 이상이 없음을 알 수 있다.
[시험예 4] 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 광투과율 특성 비교
기존의 HEMA-soft lens와 타사의 soft lens, 그리고 본 발명인 BIO-soft lens의 광 투과율을 비교하였다.
렌즈의 광투과율은 제조된 렌즈에 대해 400~800 nm 빛을 연속적으로 투과시킨 후 그 투과율(transmittance, T%)을 측정하는 방식으로 결정되며, 예를 들어 투명할수록 100%에 가까운 투과율이 관찰되며, 뿌연 상태의 렌즈인 경우 0%에 가까운 수치가 관찰된다.
광투과율 측정은 UV-Visible Spectrophotometer를 이용하였고, 빛의 감지(detection ) 부위에 빛의 산란이 전혀 없는 얇은 슬라이드 글라스를 부착하고 그 위에 평판으로 제작된 렌즈를 부착하여 빛의 투과율을 측정하였다.
실험에 사용된 렌즈는 생리식염수에 24시간 이상 충분히 수화된 평판렌즈를 사용하였고, 일정한 습도가 유지된 상태에서 렌즈는 슬라이드 글라스 위에 밀착되어 부착되었다.
상기 조건에서 HEMA-soft 렌즈는 97.6 %의 광투과율을, 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)는 100.2 %의 광투과율을 보였으며, 이를 통해 두 렌즈 모두 가시광선의 산란이 미미하여 렌즈 제조에 적합함을 확인하였다.
상기의 광투과율 특성 비교 결과에 따르면, 도 5에서와 같이, 본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 광투과율이 제일 우수하다.
[시험예 5] 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 단백질흡착 특성 비교
단백질 흡착량 평가는 렌즈를 일정시간 눈에 착용하고 있다가 제거하였을 때의 상황을 실험적으로 구현하고 이때 렌즈에 부착된 총 단백질량을 계산하여 비교 평가하였다.
눈물을 구성하는 대표적인 단백질이 알부민이고 눈물에 포함된 알부민의 농도는 0.392 g/100ml이고, 눈물에 포함된 염의 농도는 생리식염수 염 농도와 일치하므로 단백질 실험 용액은 실험실에서 생리식염수 100 ml에 0.392 g의 알부민을 녹여 제조하였다.
렌즈의 표면적을 계산하기 위해 Disk 모양의 평판 렌즈를 제조하였고 이때 렌즈 전체 표면적은 972.8 ㎟이며, 동일 크기로 제조된 HEMA 소프트 렌즈와 BIO-soft 렌즈를 단백질 실험 용액이 5 ml/well씩 담긴 6-well plate에 각 well당 평판렌즈 1개씩 침지시킨 후, 35℃ 온도조건의 shaking incubator에서 80 RPM의 회전속도를 유지하며 1일간 렌즈 표면의 단백질 부착을 유도하였다.
1일 경과된 침지용액에서 렌즈를 제거한 후 3 ml의 생리식염수에 담그어 35℃, 1시간동안 shaking incubation 조건에서 부착 단백질의 용출을 유도하였다.
이후 단백질 용출액에 대해 Micro-BCA 단백질 정량을 진행하여 용출된 총 단백질 양을 계산한 후, 렌즈의 표면적으로 나누어 최종 단위면적당 부착된 단백질의 양을 계산하였다.
최종 단위면적당 부착된 단백질 양을 계산한 결과, HEMA 소프트 콘택트렌즈의 경우 0.129 ± 0.022 ㎍/mm2이었고, BIO-soft 렌즈의 경우 0.079 ± 0.014 ㎍/mm2로 HEMA 소프트 콘택트렌즈 대비 39% 정도 단백질 부착량이 감소됨을 확인하였다. 상기의 단백질흡착 특성 비교 결과에 따르면, 도 6에서와 같이, 본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 단백질흡착이 제일 낮으므로 단백질이 렌즈 표면에 붙지않아 오염정도가 낮은 결과를 보인다.
[시험예 6] 생체친화형 소프트 콘택트렌즈(BIO-soft lens)의 젖음각 특성 비교
렌즈의 젖음각 특성은 렌즈 표면의 친수 경향을 반영하는 것이고, 표면의 친수성은 렌즈의 보습 작용과 관련되므로 렌즈의 특성을 평가하는 중요한 요소이며, 최근에는 안구건조와 관련되어 렌즈 표면의 보습이 부각됨에 따라서 렌즈 표면의 친수화 특성이 강조되고 있다.
젖음각 측정을 위해 평판렌즈를 제작하여, 수화된 평판렌즈를 사용하는 경우 표면에 떨어뜨린 물방울의 퍼짐성이 우수하여 렌즈간 표면특성 비교가 어려운 점이 있어 상기 평판렌즈를 건조시킨 후 증류수를 8.5 ㎕ 떨어뜨려 렌즈표면과 물방울의 각도를 측정하였다.
HEMA 렌즈의 경우 젖음각이 56.6 ± 3.9°, 슈가렌즈의 경우 젖음각이 32.5 ± 5.5°로 두 렌즈간의 젖음각 차이가 있음을 알 수 있다.
그러므로, 본 발명인 생체친화형 소프트 콘택트렌즈는 각막 자극을 최소화하고 보습작용을 원활하게 하여 안구건조를 방지할 수 있으며, 렌즈 표면의 단백질 침착을 방지하여 감염으로 인한 다양한 안질환 발생으로부터 각막을 보호할 수 있는 현저한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester), 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA), 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)로 이루어진 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체는 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester) 4~6중량%, 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA) 0.3~0.5중량%, 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 0.3~0.7중량% 및 잔부의 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈
  3. 글루코즈 비닐 에스테르((Glucose vinyl ester), 에틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA), 아조비스아이소부티로니트릴(Azobisisobutyronitrile, AIBN) 및 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA)를 첨가하고, 상기와 같이 재료를 배합한 용액을 콘택트렌즈 몰드에 주입하고 80℃에서 1시간 동안 1차 중합하고 다시 120℃에서 1시간 동안 2차 중합하여 중합체를 얻는 것을 특징으로 하는 생체친화형 소프트 콘택트렌즈의 제조방법
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