KR101615750B1

KR101615750B1 - 다공성 수지침 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101615750B1
Application number: KR1020140146230A
Authority: KR
Inventors: 인수일; 김혜림; 김현식
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2016-04-27
Also published as: WO2016068405A1

Abstract

본 발명은 다공성 수지침 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 수지침의 표면에 마이크로 크기 내지 나노 크기의 홀을 형성시켜서 비표면적을 극대화시킨 다공성 수지침 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

다공성 수지침 및 이의 제조방법{Porous acupuncture-needle and Manufacturing method thereof}

본 발명은 표면에 마이크로 내지 나노크기의 홀이 다량으로 형성되어 있는 수지침 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

침은 피부를 투과하도록 만든 장치로서, 일반적으로 강도와 생물학적 안전성이 확인된 금속으로 제작되며, 전통적인 수지침은 도 1에서 도시된 바와 같이, 침첨, 침체 및 침병으로 구성되며, 돌, 금, 은, 구리, 철, 뼈 및 가시와 같은 재질을 사용하여 제조하였다. 최근 기술이 발달함에 따라 침 재질로서 견고하여 잘 부러지지 않고, 부식에 강하며 인체에 해롭지 않은 스테인레스 강 304 또는 316 L 등을 사용하고 있다.

일반적으로 많이 사용되는 주사침의 굵기와 표면 상태에 따라 자침 시 환자가 느끼는 고통이 달라지므로, 기존의 많은 기술들은 환자의 고통 정도를 감소시키는 방향으로 발전하였다. 예를 들어, 자침 시 침과 인체 조직 사이의 마찰을 줄이는 방법으로 침 표면에 실리콘(Silicone) 막을 도포하기도 하였고, 침 표면을 매끄럽게 가공하여 표면 거칠기를 줄여줌으로써 침이 조직으로 침투할 때 생기는 저항을 감소시켜 환자가 느끼는 고통을 감소시켰다. 또한, 침의 굵기가 가늘수록 침 삽입 시 환자의 고통이 줄어들기 때문에 점점 더 가는 침이 제조 및 사용되고 있다.

주사침(주사용 침)의 사용 목적은 주사침을 통해 혈관 및 근육 등의 신체 조직에 특정 약물을 주입하는 것이며, 주사침을 삽입함으로써 직접적인 치료 효과를 기대하지는 않는다. 그러나, 수지침은 약물의 주입을 목적으로 하지 않고, 침을 경락, 경혈과 같은 특정 부위에 삽입함으로써 치료 효과를 도모한다. 따라서, 조직에 침을 삽입하는 목적에 양자간 근본적인 차이가 존재한다.

즉, 주사침과는 달리 수지침은 자침 시 침의 신체 조직에 대한 물리적인 자극이 중요하게 여겨진다. 그러나, 침 치료 효과와는 상관없이 자침 시 환자가 느끼는 고통을 줄이려는 목적으로 침 표면을 매끄럽게 하는 일반 주사침의 제조 방법과 유사하게 침을 만들고 있다. 또한 침 표면의 상태에 따라 환자가 느끼는 고통은 줄일 수 있으나, 침 치료 효과가 동일하다는 어떠한 실험결과도 없다.

이와는 대조적으로 침과 조직에 관한 연구에 의하면(H. Langevin, 2002, Faseb) 자침 후, 침을 좌우로 돌림으로써 연결조직(connective tissue)이 침 표면에 감기게 되어, 그 자극으로 인하여 침 치료 효과가 나타난다는 결과가 발표되었다. 이 연구결과는 침 표면과 연결조직 사이의 결합력이 침 치료 효과에 중요하다는 것을 의미한다. 즉, 침 표면의 물성에 변화를 주어 양자 사이의 결합력을 증가시키면 침 치료 효과를 증진시킬 수 있음을 뜻한다. 그러나 지금까지는 수지침 제조 시 침 표면의 거칠기를 줄이는 기술이 적용되어 왔으며, 이는 양자 사이의 결합력을 감소시키는 방향으로만 연구가 진행되었음을 의미한다.

한편, 일반적으로 침 제조에 사용되고 있는 침 표면 물성을 변화시키는 기술은 화학물질을 침 표면에 도포하는 것이었다. 이 기술의 목적은 도포 물질에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 윤활 목적으로 실리콘(silicone) 등과 같은 물질을 도포하는 경우와 항균 및 치료 목적으로 살리실산 같은 물질을 도포하는 경우가 있으나, 이러한 기술들에 의해 제조된 침은 침 표면과 연결조직 사이의 결합력이 감소하게 되는 문제가 있다.

한편, 일반 주사침과 수지침의 소재로 주로 사용되는 것은 스테인레스 강 (stainless steel)이며, 그 중에서도ss304 (STS304) 가 많이 사용되는데, 이들은 모두 오스테나이트 계열에 속한다. 이러한 스테인레스강의 표면 거칠기를 줄이는 방법 중에 하나는 전해연마 (electropolishing)이며, 특히 ss304 (STS304)에 잘 적용되는 기술이다. 전해연마는 전해액 내에서 연마하고자 하는 금속에 전기를 가하면 전기분해에 의해 그 금속 표면에 점성이 있는 초기 산화층이 생성되면서 금속산화물의 부동태 피막이 형성되어 상대적으로 굴곡이 있어 튀어나온 면이 더 많이 깎이게 되어 전체적으로 그 금속 표면이 평탄해지는 기술이다. 이 기술을 적용하여 상기의 스테인레스 강의 표면 거칠기를 조정한다.

또 다른 기술은 강력한 레이저를 사용하여 표면을 가공하는 기술(laser ablation)로서 강력한 레이저 펄스 빔(pulse beam)을 금속에 입사시켜 표면물질을 순간적으로 융발(ablation)시켜 무늬를 만드는 방법이다. 이때 레이저의 출력을 조절하여 무늬의 깊이를 조절할 수 있다. 현재 이 기술은 금속뿐만 아니라 반도체 제조용 실리콘 기판(wafer)에 마킹(marking)용으로도 사용되고 있다. 한편, 수지침의 표면 처리 방법으로 가장 많이 사용되는 것은 기계적 연마 (grinding)로 침 첨단부를 형성하고 표면 거칠기를 감소시키는 방향으로 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 기술은 방향성을 가지는 표면을 형성하기가 힘들다.

이에 침 표면에 물리적 형태변화를 주어 결합조직과 접하는 침 표면의 유효 면적(effective area)을 확장하여 양자간의 결합력을 향상시킨 수지침을 제조하는 기술(대한민국 공개특허 2008-0112759호)이 있으나, 침 표면의 거칠기로 인하여 피부에 손상을 가할 수 있는 문제가 있다.

대한민국 공개번호 제2008-0112759호(공개일 2008. 12. 26) 대한민국 등록번호 제 20-0433930호(공고일 2006. 12. 13)

본 발명은 기존 수지침의 표면 거칠기로 인한 피부 손상 문제를 방지할 뿐만 아니라, 수지침을 통해 약물을 효과적으로 인체 내에 전달할 수 있는 새로운 수지침 및 이와 같이 수지침을 효과적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다공성 수지침에 관한 것으로서, 침의 표면 넓이 100㎛²(가로×세로, 10 ㎛×10 ㎛)당 15 ~ 200개의 홀(hole)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 다공성 수지침에 있어서, 상기 홀은 평균지름이 0.3㎛ ~ 1.5㎛이고, 상기 홀은 평균깊이가 0.2㎛ ~ 1㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 다공성 수지침은 상기 홀에 약물이 담지된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 다공성 수지침은 수지침의 표면에 묻어난 메틸렌 블루 용액의 양을 측정한 뒤 비표면적을 계산해 내는 방법에 의거하여 측정 시, 비표면적 9.0 ㎡/g 이상, 바람직하게는 비표면적 10.0 ㎡/g ~ 11.5 ㎡/g 인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 다공성 수지침은 철(Fe) 24% ~ 28%, 크롬(Cr) 6% ~ 10%, 탄소(C) 61.5% ~ 66%, 니켈(Ni) 1.5% ~ 3.5% 및 실리콘(Si) 0.1% ~ 0.5%를, 바람직하게는 철(Fe) 25% ~ 27%, 크롬(Cr) 7% ~ 9%, 탄소(C) 62% ~ 64%, 니켈(Ni) 2% ~ 3% 및 실리콘(Si) 0.2% ~ 0.3%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 태양은 앞서 설명한 본 발명의 다공성 수지침을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 침을 양극산화처리공정을 수행하여 침의 표면에 다공성 구조를 형성시켜서 다공성 수지침을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 양극산화처리 공정 전에 침을 세척하는 공정을 수행할 수 있으며, 상기 세척하는 공정은 양극산화처리 공정 전의 침을 아세톤에서 초음파 처리(sonication)한 후, 에탄올에서 초음파 처리한 다음, 정제수 내에서 다시 초음파 처리하여 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 양극산화처리공정은 상기 침 및 탄소전극을 포함하는 전해액 내에 수행하고, 상기 침은 (+)극으로서 사용하고, 상기 탄소전극은 (-)극으로서 사용하며, 10분 ~ 1시간 동안 12V ~ 30V 의 직류를 가하여 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 전해액은 에틸렌 글라이콜 수용액, 및 글리세롤 수용액 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 전해액은 플루오린화 암모늄 0.1 ~ 0.5 중량% 및 물 1 ~ 5중량%를, 바람직하게는 플루오린화 암모늄 0.1 ~ 0.3 중량% 및 물 1 ~ 3중량%를 함유한 에틸렌 글라이콜 수용액인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 양극산화처리공정 전의 침은 EDS(Energy Dispersive Spectometer) 측정시, 철(Fe) 37% ~ 42.5%, 크롬(Cr) 9.5% ~ 15%, 탄소(C) 39% ~ 45%, 니켈(Ni) 2.5% ~ 6% 및 실리콘(Si) 0.3% ~ 0.8%를, 바람직하게는 철(Fe) 38% ~ 42%, 크롬(Cr) 10% ~ 14%, 탄소(C) 40% ~ 44%, 니켈(Ni) 3% ~ 5% 및 실리콘(Si) 0.3% ~ 0.6%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 양극산화처리공정 후의 다공성 수지침은 EDS(Energy Dispersive Spectometer) 측정시, 철(Fe) 24% ~ 28%, 크롬(Cr) 6% ~ 10%, 탄소(C) 61.5% ~ 66%, 니켈(Ni) 1.5% ~ 3.5% 및 실리콘(Si) 0.1% ~ 0.5%를, 바람직하게는 철(Fe) 25% ~ 27%, 크롬(Cr) 7% ~ 9%, 탄소(C) 62% ~ 64%, 니켈(Ni) 2% ~ 3% 및 실리콘(Si) 0.2% ~ 0.3%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 수지침은 기존 수지침과 같이 침의 외부로 도출되는 형태가 아닌 내부로 함몰된 형태의 홀이 형성되어 있는 바, 피부 손상 문제가 없을 뿐만 아니라, 침의 표면에 다수의 마이크로 크기 내지 나노 크기를 갖는 홀이 균일하게 형성되어 있어서, 표면적이 획기적으로 증가되었는 바, 침에 의한 생리학적 치료 효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 침의 표면에 형성된 홀에 약물을 담지시켜서 인체 내에 투입할 수 있기 때문에 침에 의한 효과를 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 다공성 수지침을 양극산화 법에 의해 제조하는 일례로서, 제조하는 방법에 대한 개략도이다.
도 2는 양극산화처리 전후의 수지침의 표면에 대한 SEM 측정사진으로서, 도 2의(a)의 왼쪽 수지침은 양극산화처리 전의 수지침 사진이고, 도 2의(a)의 오른쪽 수지침은 양극산화처리 후의 다공성 수지침이다. 그리고, 도 2의(b)는 양극산화처리 전의 수지침의 표면에 대한 SEM 측정 사진이고, 도 2의 (c) 및 도2의 (d)는 양극산화처리 후의 수지침의 표면에 대한 SEM 측정 사진이다.
도 3은 실험예 1에서 실시한 실시예 1의 양극산화처리 후의 수지침의 표면을 확대하여 측정한 SEM 측정 사진이다.
도 4는 실시예 2에서 제조한 양극산화처리 후의 수지침의 표면을 확대하여 측정한 SEM 측정 사진이다.
도 5는 실시예 3에서 제조한 양극산화처리 후의 수지침의 표면을 확대하여 측정한 SEM 측정 사진이다.
도 6은 실시예 4에서 제조한 양극산화처리 후의 수지침의 표면을 확대하여 측정한 SEM 측정 사진이다.
도 7은 비교예 1에서 제조한 양극산화처리 후의 수지침의 표면을 확대하여 측정한 SEM 측정 사진이다.
도 8은 비교예 2에서 제조한 양극산화처리 후의 수지침의 표면을 확대하여 측정한 SEM 측정 사진이다.

본 발명에서 사용하는 용어인 홀(hole)은 침의 표면 방향에서 침의 내부 방향으로 오목한 형상으로 형성된 구멍을 의미한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 수지침은 침의 표면에 다공성을 형성된 수지침에 관한 것으로서, 양극산화처리공정을 수행하여 침의 표면에 미세크기의, 나노크기의 홀을 형성시켜서 제조할 수 있다.

그리고, 양극산화처리공정 전의 침은 세척공정을 수행한 후에 사용할 수 있으며, 이때, 세척공정은 침의 표면에 이물질 등을 제거하기 위한 것으로서, 당업계에서 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 침을 아세톤에서 초음파 처리(sonication)한 후, 에탄올에서 초음파 처리한 다음, 이를 다시 정제수 내에서 다시 초음파 처리하여 수행할 수 있다. 이때, 각각의 상기 초음파 처리 시간은 특별히 한정하지는 않으나, 5분 ~ 20분 정도가 적절하다.

그리고, 상기 양극산화처리공정 전의 침은 일반적으로 판매되고 있는 침을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 EDS(Energy Dispersive Spectometer) 측정시, 철(Fe) 37% ~ 42.5%, 크롬(Cr) 9.5% ~ 15%, 탄소(C) 39% ~ 45%, 니켈(Ni) 2.5% ~ 6% 및 실리콘(Si) 0.3% ~ 0.8%를 포함하는 침을, 더욱 바람직하게는 철(Fe) 38% ~ 42%, 크롬(Cr) 10% ~ 14%, 탄소(C) 40% ~ 44%, 니켈(Ni) 3% ~ 5% 및 실리콘(Si) 0.3% ~ 0.6%를 포함하는 침을 사용할 수 있다.

또한, 상기 양극산화처리공정은 침을 (+)극에, 그리고 탄소전극을 (-)극에 연결한 후에 침과 탄소전극을 전해액에 담근 후, 직류(DC) 12V ~ 30V의 전압을, 바람직하게는 12V ~ 28V의 전압을, 더욱 바람직하게는 15V ~ 26V의 전압을 10분 ~ 1시간 동안, 바람직하게는 20분 ~ 40분 동안 가하여 침의 표면에 도 2와 같은 표면에 마이크로크기 ~ 나노크기의 홀을 형성시킬 수 있다. 상기 전압이 12V 미만이면, 수지침의 표면에 홀이 생기지 못하는 문제가 있을 수 있고, 30V를 초과하면 수지침이 산화되어 끊어지는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내의 전압을 가하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 양극산화처리공정시 사용하는 상기 전해액은 당업계에서 양극산화공정에 사용되는 전해액을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 에틸렌 글라이콜(Ethylene glycol) 수용액 및 글리세롤 수용액 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전해액을 사용하는 것이 좋다. 구체적인 예를 들면, 플루오린화 암모늄(Ammonium Fluoride, NH₄F) 0.1 ~ 0.5 중량%, 물 1 ~ 5 중량% 및 잔량의 에틸렌 글라이콜을 함유한 에틸렌 글라이콜 수용액을, 바람직하게는 플루오린화 암모늄 0.1 ~ 0.3 중량%, 물 1 ~ 3중량% 및 잔량의 에틸렌 글라이콜을 함유한 에틸렌 글라이콜 수용액을, 더욱 바람직하게는 플루오린화 암모늄 0.15 ~ 0.25 중량%, 물 1.5 ~ 2.5중량% 및 잔량의 에틸렌 글라이콜을 함유한 에틸렌 글라이콜 수용액을 사용할 수 있다.

상기 에틸렌 글라이콜 수용액에 있어서, 상기 플루오린화 암모늄(NH₄F)은 수지침의 산화된 성분과 결합하여 성분이 수용액 쪽으로 녹아내는 역할을 하는 것으로서, 0.1 ~ 0.5 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 0.3 중량%, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.25 중량%를 함유하도록 사용하는 것이 좋은데, 이때, 그 함유량이 0.1 중량% 미만이면 수지침 표면에 생성되는 홀의 수가 줄어들고, 평균 깊이와 크기가 작아지는 문제가 있을 수 있고, 함유량이 0.5 중량%를 초과하면 수지침의 표면에 홀이 생성되지 못하고 갈라지는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

앞서 설명한 전압세기, 양극산화처리 시간, NH₄F 농도 등의 양극산화처리 조건을 조절하여 홀의 평균지름 및 평균 깊이를 조절할 수 있는데, 전압이 높이거나, 양극산화처리 시간 길거나 또는 NH₄F의 농도를 증가시키면 홀의 평균지름이 커지고, 평균 깊이가 깊어지는 경향이 있다. 바람직한 일실시예를 들면, 전압 세기 20V, 양극산화처리 시간은 30분, NH₄F 농도 0.2 중량%의 조건 하에서 양극산화처리를 수행할 수 있으며, 이때, 전압세기, 양극산화처리 시간, NH₄F 농도를 각각 감소시키거나, 증가시켜서 홀의 깊이 및/또는 홀의 크기를 조절할 수 있다.

이와 같이 양극산화처리공정을 수행한 침에 형성된 홀의 평균지름은 1.5㎛ 이하, 바람직하게는 0.3㎛ ~ 1.5㎛, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ ~ 1.2㎛일 수 있다. 그리고, 형성된 홀의 평균 깊이는 0.2㎛ ~ 1㎛, 바람직하게는 0.3㎛ ~ 0.8㎛일 수 있다.

양극산화처리공정 후의 침은 양극산화처리공정 전의 침과 성분이 변화될 수 있으며, 예를 들면 양극산화처리공정 전의 앞서 설명한 성분을 갖는 침을 양극산화처리공정 처리를 하면, EDS(Energy Dispersive Spectrometer) 측정 시, 침의 성분이 철(Fe) 24% ~ 28%, 크롬(Cr) 6% ~ 10%, 탄소(C) 61.5% ~ 66%, 니켈(Ni) 1.5% ~ 3.5% 및 실리콘(Si) 0.1% ~ 0.5%으로, 바람직하게는 철(Fe) 25% ~ 27%, 크롬(Cr) 7% ~ 9%, 탄소(C) 62% ~ 64%, 니켈(Ni) 2% ~ 3% 및 실리콘(Si) 0.2% ~ 0.3%으로 수지침의 성분에 큰 변화가 있음을 확인할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 방법으로 양극산화처리공정을 수행하여 제조한 다공성 침을 정수된 물에 세척한 뒤, 아세톤 함유 용액에서 초음파 처리(sonication)하는 공정을 더 수행하여 다공성 수지침을 제조할 수도 있다.

이와 같이 양극산화공정을 통해 제조한 본 발명의 다공성 수지침은 표면 넓이 100㎛²(가로×세로, 10 ㎛×10 ㎛)당 15 ~ 200개의 오목한 형태의 홀(hole)을, 바람직하게는 100 ~ 180개의 홀을, 더욱 바람직하게는 100 ~ 150 개의 홀을 가질 수 있다. 그리고, 본 발명의 다공성 수지침은 이와 같은 수지침의 표면에 묻어난 메틸렌 블루 용액의 양을 측정한 뒤, 비표면적을 계산해 내는 방법에 의거하여 측정시, 비표면적 4.5 ㎡/g ~ 12 ㎡/g을, 바람직하게는 6.0 ㎡/g ~ 11.5 ㎡/g을, 더욱 바람직하게는 10.0 ㎡/g ~ 11.5 ㎡/g의 매우 높은 비표면적을 가질 수 있는 바, 경락에 위치한 신경계에 전자 전달 기능을 배가시켜서 침 시술에 의한 치료 효능을 크게 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다공성 수지침에 형성되어 있는 홀의 내부에 약물을 담지시켜서 수지침을 시술하여, 인체 내에 약물을 직접적으로 전달함으로써, 침 시술에 의한 치료 효능을 배가시킬 수도 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

[ 실시예 ]

실시예 1

동방침구제작소에서 시판 중인 수지침을 아세톤, 에탄올, 정제수에 각각 10분씩, 40 kHz의 세기로 초음파 처리하여 세척을 하였으며, 세척한 수지침은 도 2의 (a)의 사진 왼쪽에 있는 것이다.

다음으로, 도 1에 나타낸 것과 같이, 상기 세척한 수지침을 (+)극에, 탄소 전극을 (-)극에 연결한 후에, 수지침과 탄소전극을 전해액에 넣은 후, DC 20V를 30분 동안 가하는 양극산화처리하여 다공성 수지침을 제조하였으며, 이의 사진을 도 2의 (a)에 나타내었고, 도 2의 (a)의 오른쪽 수지침이 양극산화처리 후의 다공성 수지침이다.

이때, 양극산화처리시, 사용된 전해액은 플루오린화 암모늄(Ammonium Fluoride, NH₄F) 0.2 중량% 및 정제수 2 중량%를 함유한 에틸렌 글라이콜(Etlylene Glycole, C₂H₄(OH)₂) 수용액 50 ㎖를 사용하였다.

실험예 1 : SEM ( scanning electron microscope )측정

상기 실시예 1에서 사용한 양극산화처리 전의 수지침의 SEM(상품명 S-4800, 제조사 Hitachi) 측정 사진을 도 2의 (b)에 나타내었고, 실시예 1에서 제조한 다공성 수지침의 표면에 대한 SEM 측정 사진을 도 2의 (c), 도 2의 (d), 및 도 3에 나타내었다.

도 2의 (b)와 (c), (d)의 SEM 측정 사진을 비교해보면, 양극산화처리 전의 수지침(도 2의 (b))은 매끈한 표면을 갖고 있었으나, 이를 양극산화처리한 후에는 3,000 nm 크기 이하의 홀이 다량 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 도 2의 (d)을 살펴보면, 표면 넓이 100㎛²(가로×세로, 10 ㎛×10 ㎛)당 100 개 이상의 홀이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

또한, 도 3을 살펴보면, 홀의 깊이가 0.35㎛ 정도로 형성된 것을 확인할 수 있었다.

실험예 2 : EDS ( Energy Dispersive Spectrometer ) 측정

상기 실시예 1에서 사용한 양극산화처리 전후의 수지침에 대한 EDS 측정을 통해 수지침의 성분 변화를 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

이때, EDS 측정은 20k의 고에너지 빔을 침 표면에 방출하여 얻어진 특정 X-ray를 검출·분석하여 측정하였다.

구분	양극산화 처리 전의 수지침		양극산화 처리 후의 수지침
성분	Atom. C (at. %)	Error(%)	Atom. C (at. %)	Error(%)
Fe	40.46	1.69	26.03	1.39
Cr	12.00	0.51	8.01	0.44
C	42.71	3.06	63.24	4.70
Ni	4.32	0.28	2.46	0.22
Si	0.51	0.06	0.25	0.05

상기 표 1의 EDS 측정 결과를 살펴보면, 양극산화처리 공정 전, 후로 수지침의 성분에 변화가 있는 것을 확인할 수 있는데, 특히 탄소(C)의 성분이 많아진 걸 볼 수 있다. 이는 다공성 수지침 세척 시 사용하는 용매의 성분이 대부분 유기 용매로 탄소를 많이 포함하는데 성분에서 탄소를 제외하고 성분비교를 해보면 철, 크롬, 니켈, 실리콘의 경우 EDS 특성상 발생하는 오차범위를 감안했을 때 양극산화 전과 후의 수지침 내 성분들 간의 성분비 변화가 거의 없음을 확인할 수 있었다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 수지침을 제조하되, 전압을 DC 15V로 30분 동안 가하여 다공성 수지침을 제조하였으며, 이의 SEM 측정을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4를 살펴보면, 홀이 잘 형성되어 있는 것을 확인할 수 있는데, 다만, 실시예 1과 비교할 때, 홀의 크기가 큰 경향이 있었다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 수지침을 제조하되, 전압을 DC 25V로 30분 동안 가하여 다공성 수지침을 제조하였으며, 이의 SEM 측정을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5를 살펴보면, 잘 형성되어 있는 것을 확인할 수 있는데, 다만, 실시예 1과 비교할 때, 홀의 크기가 작고 침의 두께가 줄어드는 경향이 있었다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 수지침을 제조하였으며, 전압을 30V로 30분 동안 가하여 다공성 수지침을 제조하였다. 그리고, 이의 SEM 측정을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었으며, 홀이 잘 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 다만, 실시예 1과 비교할 때, 홀의 크기가 작고 침의 두께가 줄어드는 경향이 있었다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 수지침을 제조하되, 전압을 DC 10V로 30분 동안 가하여 다공성 수지침을 제조하였다. 그리고, 이의 SEM 측정을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 도 7에 나타내었으며, 홀이 거의 형성되지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 전압이 낮은 결과, 홀을 형성시키기에 불충분한 전압을 가한 결과로 판단된다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 다공성 수지침을 제조하되, 전압을 DC 40V로 30분 동안 가하여 다공성 수지침을 제조하였다. 그리고, 이의 SEM 측정을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었으며, 수지침이 대부분 녹아 내리고 특히 중가에서 침이 끊어지는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.

실험예 3 : 비표면적 측정 실험

상기 실시예 1 ~ 실시예 6에서 제조한 다공성 수지침에 대한 비표면적 측정실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 2및 도 9에 나타내었다. 그리고, 비표면적실험은 수지침을 메틸렌 블루 용액에 한침시킨 후, 이를 꺼내서 증류수가 담긴 비이커에 담지 및 흔들어서 수지침 내부에 담지된 메틸렌 블루 용액이 증류수에 모두 용해되도록 하였다. 다음으로, 메틸렌 블루 용액이 용해된 증류수의 흡광도를 측정하여 다공성 수지침에 담지된 메틸렌 블루의 양을 확인하였다. 이를 통해서 수지침의 표면에 묻어난 메틸렌 블루 용액의 양을 측정한 뒤 비표면적을 계산해 내는 방법에 의거하여 측정하였다. 이때, 비표면적을 구하는 방법은 하기 수학식 1에 의거하여, 양극산화 전후의 수지침에 담지된 메틸렌블루 수용액의 흡광도를 측정하여 메틸렌블루의 농도(Concentration)를 구한 후, 이를 이용하여 하기 비례식 1에 대입하여 비표면적을 측정하였다.

[수학식 1]

Concentration (M) = 1.667e^-5(M/Abs)×Absorption(Abs)

상기 수학식 1에 있어서, 1.667e^-5(M/Abs)은 농도를 알고 있는 메틸렌블루 수용액을 흡광도 실험을 통해서 얻어낸 conversion factor이다.

[비례식 1]

Concentration 1 : 0.0017 (m²/g) = Concentration 2 : 양극산화 후에 수지침의 비표면적

상기 비례식 1에서, Concentration 1은 양극산화 전의 수지침에 담지된 메틸렌블루의 농도이고, Concentration 2는 양극산화 후의 수지침에 담지된 메틸렌블루의 농도이다. 그리고, 상기 양극산화 전의 비표면적은 0.0017 (m²/g)로 바늘의 두께와 길이, 무게를 통해 계산한 것이다.

구분	전압세기 (V)	비표면적 (m²/g)	표면 넓이 100㎛²당 홀 개수	비고
실시예 1	20	10.89	100 ~ 150	-
실시예 2	15	8.90	15 ~ 20	-
실시예 3	25	6.35	140 ~ 180	-
실시예 4	30	4.98	160 ~ 200	-
비교예 1	10	6.28	1	홀이 거의 없음.
비교예 2	40	측정불가	0	수지침 끊어짐.

상기 표 2를 살펴보면, 양극산화처리 공정을 전압세기 DC 10 ~ 25V에서 수행한 실시예 1 ~ 실시예 4의 경우, 4.5 m²/g 이상으로 형성된 것을 확인할 수 있으며, 도한, 홀 개수가 15 개 이상, 바람직하게는 100 개 이상으로 형성된 것을 확인할 수 있다.

그러나, 전압세기가 DC 40V 였던, 비교예 2의 경우, 수지침이 끊어지고 홀이 거의 형성되지 않아서, 비표면적을 측정할 수 없었다.

또한, 전압세기가 DC 30V에서 실시하였던 실시예 4의 경우, 홀 개수는 가장 많이 형성되었으나, 실시예 1 ~ 3과 비교할 때, 비표면적이 5.0 m²/g 미만으로 낮은 결과를 보였다.

도 9를 살펴보면, 20V 전압세기에서 양극산화반응을 수행한 실시예 1이 흡광도가 가장 높았으며, 15V 전압세기에서 양극산화반응을 수행한 실시예 2 의 다공성 수지침 또한, 높은 흡광도를 보였다. 그리고, 30V 전압세기로 실시하였던 실시예4의 경우, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3 보다는 낮은 흡광도 결과를 보였다.

제조예 1 : 약물이 담지된 다공성 수지침의 제조

상기 실시예 1에서 제조한 다공성 수지침을 메틸렌블루 용액에 담그는 방법으로 다공성 수지침의 홀에 약물이 담지될 수 있다.

그리고, 염료가 담지된 다공성 수지침의 무게를 측정한 결과, 수지침의 무게가 염료 담지 전에는 0.1 ㎎ 이었는데, 염료를 담지시킨 후, 무게가 0.1007 ㎎이었고, 0.7% 증가하였으며, 이를 통하여 효과적으로 약물이 홀에 담지되는 것을 확인할 수 있었다.

상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 다공성 수지침의 표면에 홀이 잘 형성되어, 높은 비표면적을 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 또한, 표면에 형성된 홀에 약물이 잘 담지되는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명의 다공성 수지침을 이용하여 수지침 시술을 통한 획기적인 치료 효과 증대를 꾀할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

표면 넓이 100㎛²당 15 ~ 200개의 홀(hole)을 표면에 포함하고
수지침의 표면에 묻어난 메틸렌 블루 용액의 양을 측정한 뒤, 비표면적을 계산해 내는 방법에 의거하여 측정시, 비표면적 4.5 ㎡/g ~ 12.0 ㎡/g 이며,
상기 수지침의 표면과 내부에는 층(layer)이 없으며,
상기 수지침은 철, 크롬, 탄소, 니켈 및 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 수지침.
제1항에 있어서, 상기 홀은 평균지름이0.3㎛ ~ 1.5㎛인 것을 특징으로 하는 다공성 수지침.
제1항에 있어서, 상기 홀은 평균깊이가 0.2㎛ ~ 1㎛인 것을 특징으로 하는 다공성 수지침.
제1항에 있어서, 상기 홀 내부에 약물이 담지된 것을 특징으로 하는 다공성 수지침.
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제1항에 있어서, EDS(Energy Dispersive Spectrometer) 측정 시,
철(Fe) 25% ~ 27%, 크롬(Cr) 7% ~ 9%, 탄소(C) 62% ~ 64%, 니켈(Ni) 2% ~ 3% 및 실리콘(Si) 0.2% ~ 0.3%를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 수지침.
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