KR101663150B1 - Porous polymer sphere, method for preparing thereof, and biodegradable materials for tissue engineering using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입자 표면은 평균 다공 크기가 1 ~ 100 nm인 나노 크기의 다공이 형성된 치밀한(dense)한 구조를 가지며, 입자 내부는 상기 입자 표면의 평균 다공 크기보다 평균 다공 크기가 큰 기둥(컬럼) 형태의 다공 구조인 입자 표면과 내부가 비대칭 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 입자, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 조직공학용 생분해성 재료에 관한 것이다.
본 발명의 다공성 고분자 입자는 독성 유기용매를 사용하지 않고도 매우 간단한 방법으로 제조될 수 있어 공정이 단순하고 제조 단가를 절감시킬 수 있는 효과를 가진다. 또한, 본 발명의 방법에 따르면, 다공 형성을 위한 어떠한 첨가제의 사용 없이도 다공성 미세입자의 제조가 가능하고, 입자 크기 조절이 용이하여 다양한 입자 크기 분포를 가지는 입자를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 입자 크기에 따라서 다양한 조직공학용 생분해성 재료로 응용될 수 있다.
In the present invention, the particle surface has a dense structure having nano-sized pores having an average pore size of 1 to 100 nm, and the inside of the particle has a pillar (column) having an average pore size larger than the average pore size of the particle surface. The present invention relates to a porous polymer particle having an asymmetric structure and a particle surface, which is a porous structure of a porous structure, and a biodegradable material for tissue engineering using the porous polymer particle.
The porous polymer particles of the present invention can be manufactured by a very simple method without using a toxic organic solvent, so that the process is simple and the manufacturing cost can be reduced. In addition, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture porous fine particles without using any additive for forming pores and to easily control the particle size and to produce particles having various particle size distributions. Accordingly, the porous polymer particles according to the present invention can be applied to various biodegradable materials for tissue engineering depending on the particle size.

Description

다공성 고분자 입자, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 조직공학용 생분해성 재료{Porous polymer sphere, method for preparing thereof, and biodegradable materials for tissue engineering using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous polymer particle, a method for producing the same, and a biodegradable material for tissue engineering using the porous polymer particle,

본 발명은 다공성 고분자 입자, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 조직공학용 생분해성 재료에 관한 것이다.The present invention relates to a porous polymer particle, a method for producing the same, and a biodegradable material for tissue engineering using the same.

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 이식함으로써 우리 몸의 기능을 유지, 향상 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 응용 학문이다. Tissue engineering, as enacted at the first tissue engineering symposium held in California in 1988, combines the basic concepts and techniques of life sciences and engineering to understand the relationship between structure and function of living tissue, It is an applied discipline that aims to maintain, improve or restore the function of our body by creating and transplanting substitute tissue.

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. The basic tissue engineering techniques are summarized as follows. First, a part of the tissue required from the patient's body is taken, and the cells are separated from the tissue. Then, the separated cells are expanded by the necessary amount through the culture and injected into the porous biodegradable polymer scaffold the cells are seeded, cultured for a certain period of time, and then the hybrid type cell / polymer structure is transplanted into the human body.

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. After transplantation, the cells are supplied with oxygen and nutrients by the diffusion of body fluids until the new blood vessels are formed. When blood vessels are grown in the body, blood cells are proliferated and differentiated to form new tissues and organs, and the polymer scaffold is decomposed It is to apply the technique which is lost.

조직공학에서 중요한 요소는 무엇보다도 필요한 조직을 배양하기 위한 적절한 세포의 선택, 조직 형성의 틀을 제공하는 생분해성 재료, 조직공학 기법에 의해 제조된 인공장기가 이식되는 생체 내의 환경이라고 할 수 있다. Important factors in tissue engineering are the selection of appropriate cells to cultivate the necessary tissues, biodegradable materials that provide a framework for tissue formation, and in-vivo environments in which artificial organs manufactured by tissue engineering techniques are implanted.

이러한 조직공학에서 이용되는 생분해성 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 재료가 일정기간 경과 후 분해되어 없어진 후에도 제 형태를 유지할 수 있어야 한다. The main requirement of biodegradable materials used in such tissue engineering is that the cells must adhere to the surface of the material to form a three-dimensional structure, The biodegradable material should be able to maintain its shape even after the biodegradable material has disintegrated after a certain period of time.

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 받은 바 있다.Around 1960, it was difficult to process biodegradable polymers such as poly (lactic acid), PLA, polyglycolic acid, and PGA, and it was difficult to process them and biodegraded during processing or during use. However, recently, it has been actively studied since biodegradability of materials can play an important role in tissue engineering. In particular, these biodegradable polymers have been approved by the US Food and Drug Administration (FDA) for use as non-toxic polymers in the human body.

그러나, 일반적으로 다공성 지지체에 이용되며, FDA에서 인체 사용이 허가된 생분해성 고분자는 다공질 표면이 소수성이어서 다공성 지지체 내로 산소/자양분을 포함한 수용액 상태 배양액의 침투가 어려울 뿐 만 아니라, 인체 적용 시, 외과 수술이 필수적인 디스크 형태를 띠고 있다. 따라서, 상기 구조를 가지는 고분자에 세포를 배양시킬 경우, 고분자 지지체의 내부로 배양액이 원활히 공급되지 못하여 세포의 괴사가 발생되는 현상이 관찰되고 있으며 (지지체 내의 세포는 산소/자양분을 포함하고 있는 배양액과 접촉해야 생존이 가능함), 또한 실제 환자에게 시술 시에도 복잡하고 번거로운 외과수술이 필요하다는 단점을 가지고 있다.However, biodegradable polymers generally used in porous supports and approved by the FDA for human use are hydrophobic, so that it is difficult to penetrate the aqueous solution containing oxygen / nutrients into the porous support. In addition, Surgery is an essential disk form. Therefore, when the cells are cultured on the polymer having the above-mentioned structure, the culture medium is not smoothly supplied to the inside of the polymer scaffold and necrosis of the cells is observed (the cells in the supporter are a culture medium containing oxygen / It is possible to survive in contact with the patient), and the complicated and troublesome surgical operation is also required for the actual patient.

이러한 문제점을 해결하기 위해 기존의 디스크형 지지체를 탈피하여, 주사주입이 가능하거나 적어도 인체 적용시 상처를 최소화 할 정도의 마이크로 단위의 크기를 가지는 다공성 입자에 대한 관심이 집중되었다. 따라서, 동결건조법, 변형된 유화 용매 증발법, incorporating gas pocket 법, spinning disk atomization 법 등을 이용한 다공성 입자의 제조에 관한 연구와 이를 인공피부, 인공연골, 골 충진재, 성형 보형물 등의 다양한 조직공학 분야로의 응용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to solve this problem, attention has been focused on porous particles having a micro-unit size enough to remove the conventional disc-shaped support and to inject injections or at least to minimize scratches in human application. Therefore, research on the production of porous particles using the freeze drying method, modified emulsion solvent evaporation method, incorporating gas pocket method, spinning disk atomization method and the like, and various tissue engineering fields such as artificial skin, artificial cartilage, bone filling material, Is being actively studied.

그러나, 이러한 집중적인 연구와 필요성에도 불구하고 기존에 제조되고 있는 다공성 입자는 제조하는 과정에서 클로로포름, 메틸렌클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 헥사플루로-2-프로판올과 같은 독성 유기용매의 사용이 불가피하고, 이로 인해 생체 재료로 사용하는 데 한계가 있으며, 환경적으로도 불리한 문제가 있다.However, in spite of these intensive studies and necessity, it has been inevitable to use toxic organic solvents such as chloroform, methylene chloride, tetrahydrofuran, and hexafluoro-2-propanol in the process of preparing porous particles, As a result, there is a limit to use as a biomaterial, and there is also an environmental disadvantage.

또한, 생분해성 고분자 표면에 다공 형성을 위하여 포로겐 (salt particles, paraffin particles 등) 및 과량의 친수성 혹은 양친매성 고분자 수용액과 같은 첨가제의 사용이 필수적이어서, 공정이 복잡하고 비용이 상승되며, 상기 첨가제를 제거해야 하는 별도의 공정이 수반되는 문제가 있다.In addition, it is necessary to use additives such as salt particles (paraffin particles) and excessive amount of hydrophilic or amphiphilic polymer aqueous solution for the formation of the pores on the surface of the biodegradable polymer, thereby complicating the process and increasing the cost, There is a problem that a separate process is required to be performed.

또한, 현재까지의 방법으로는 입자의 사용 범위 확장을 위해 필수적인 입자 크기의 조절이 용이치 못한 문제가 있다. In addition, up to now, there is a problem that it is not possible to control the particle size which is necessary for expanding the use range of the particles.

따라서, 환경친화적이고, 다공성 구조를 가지며, 입자 크기의 조절이 용이한 조직공학을 이용한 조직 형성의 틀에 제공될 수 있는 생분해성 재료는 아직 개발되지 못하고 있는 실정이다.Therefore, a biodegradable material that can be provided to the framework of tissue formation using environmentally friendly, porous structure and easy to control the particle size has not been developed yet.

Novel fabrication of injectable PCL porous beads for use as an injectable cell carrier system (Journal of Biomedical Materials Research, 90B (2009) 521-530) Novel fabrication of injectable PCL porous beads for use as an injectable cell carrier system (Journal of Biomedical Materials Research, 90B (2009) 521-530)

이에 본 발명의 목적은 독성 유기용매 및 다공 형성을 위한 첨가제의 사용 없이도 다공을 형성할 수 있고, 미세입자 크기 조절이 용이한 다공성 고분자 입자를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide porous polymer particles which can form pores without the use of toxic organic solvents and additives for forming pores, and can easily control the size of fine particles.

또한, 본 발명은 상기 다공성 고분자 입자의 제조방법을 제공하는 데도 그 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a method for producing the above porous polymer particles.

추가적으로 본 발명은 상기 다공성 고분자 입자를 이용한 조직공학용 생분해성 재료를 제공하는 데도 있다.In addition, the present invention also provides a biodegradable material for tissue engineering using the porous polymer particles.

본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 고분자 입자는 입자 표면은 평균 다공 크기가 1 ~ 100 nm인 나노 크기의 다공이 형성된 치밀한(dense)한 구조를 가지며, 입자 내부는 상기 입자 표면의 평균 다공 크기보다 평균 다공 크기가 큰 기둥(컬럼) 형태의 다공 구조인 입자 표면과 내부가 비대칭 구조를 가지는 것을 그 특징으로 한다.The porous polymer particle according to an embodiment of the present invention has a dense structure in which nano-sized pores having an average pore size of 1 to 100 nm are formed, and the inside of the particle has an average pore size And has an asymmetric structure inside and a particle surface, which is a porous structure in the form of a column having a large average pore size.

상기 고분자는 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 공중합체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 생체적합성 생분해성 고분자가 바람직하다. The polymer may be selected from the group consisting of poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly-ε-caprolactone, polydioxanone, polylactic acid- Poly (lactic acid-co-glycolic acid), polydioxanone-co-ε-caprolactone copolymer), poly (lactic acid-co-glycolide polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid, poly (phosphoester), polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, polyethylene oxide- A biodegradable biodegradable polymer which is a mixture of at least one selected from the group consisting of a polylactic acid copolymer, a polylactic glycolic acid copolymer and a polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer is preferable.

상기 입자의 평균입경은 10 ~ 1,000 ㎛인 것이 바람직하다.
The average particle diameter of the particles is preferably 10 to 1,000 mu m.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다공성 고분자 입자의 제조방법은 비용매에 고분자 용액과 압축 가스를 분사시켜 상기 고분자를 침전시키는 단계, 상기 비용매에 침전된 고분자를 세척 및 건조시켜 다공성 고분자 입자를 생성시키는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a porous polymer particle, comprising: precipitating a polymer by injecting a polymer solution and a compressed gas into a non-porous medium; washing and drying the polymer precipitated in the non- And generating particles.

상기 고분자 용액은 상기 비용매에 액적 상태의 구형으로 분사되는 것이 바람직하다. It is preferable that the polymer solution is injected into the non-solvent in the form of a droplet.

상기 비용매는 물, 에탄올, 메탄올, 아이소프로판올, 헥산 및 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. The non-solvent may be at least one selected from the group consisting of water, ethanol, methanol, isopropanol, hexane and ether.

상기 고분자 용액과 압축 가스는 이중 분사 노즐 장치를 이용하여 동시에 분사되는 것이 바람직하다.Preferably, the polymer solution and the compressed gas are injected simultaneously using a dual injection nozzle device.

상기 이중 분사 노즐 장치는 상기 비용매로부터 1 ~ 50cm 이격되어 위치시키는 것이 바람직하다. It is preferable that the double jet nozzle device is located at a distance of 1 to 50 cm from the non-solvent.

상기 압축 가스는 0.1 ~ 50L/min의 속도로 분사되는 것일 수 있다.The compressed gas may be injected at a rate of 0.1 to 50 L / min.

상기 고분자 용액은 1 ~ 50중량%의 농도를 가지는 것일 수 있다.The polymer solution may have a concentration of 1 to 50% by weight.

상기 고분자 용액 제조에 사용되는 용매는 테트라글리콜(tetraglycol), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-Pyrrolidinone (NMP)), 트리아세틴(triacetin) 및 벤질 알콜(benzyl alcohol)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.The solvent used for the preparation of the polymer solution is tetraglycol, 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), triacetin and benzyl alcohol. ≪ / RTI >

상기 고분자는 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 공중합체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 생체적합성 생분해성 고분자일 수 있다.
The polymer may be selected from the group consisting of poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly-ε-caprolactone, polydioxanone, polylactic acid- Poly (lactic acid-co-glycolic acid), polydioxanone-co-ε-caprolactone copolymer), poly (lactic acid-co-glycolide polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid, poly (phosphoester), polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, polyethylene oxide- A biodegradable biodegradable polymer which is a mixture of at least one selected from the group consisting of a polyacrylic acid copolymer, a polylactic glycolic acid copolymer and a polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer.

또한, 본 발명은 상기 다공성 고분자 입자를 이용한 조직공학용 생분해성 재료를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a biodegradable material for tissue engineering using the porous polymer particles.

상기 조직공학용 생분해성 재료는 성형 보형물, 골 충진재 및 조직공학용 지지체 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. The biodegradable material for tissue engineering may be at least one selected from molded implants, bone fillers, and tissue engineering supports.

상기 다공성 고분자 입자는 평균 입경이 10 ~ 1,000 ㎛를 가지는 것일 수 있다.The porous polymer particles may have an average particle diameter of 10 to 1,000 mu m.

본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 입자의 표면에는 평균 다공 크기가 나노크기인 다공이 형성되어 있고, 입자의 내부에는 다수의 기둥 형태의 다공 구조를 가진다. In the porous polymer particle according to the present invention, pores having an average pore size of nanosize are formed on the surface of the particles, and a porous structure having many columns is formed inside the particles.

또한, 본 발명의 다공성 고분자 입자는 독성 유기용매를 사용하지 않고도 매우 간단한 방법으로 제조될 수 있어 공정이 단순하고 제조 단가를 절감시킬 수 있는 효과를 가진다. Also, the porous polymer particles of the present invention can be manufactured by a very simple method without using a toxic organic solvent, so that the process is simple and the manufacturing cost can be reduced.

또한, 본 발명의 방법에 따르면, 다공 형성을 위한 어떠한 첨가제의 사용 없이도 다공성 미세입자의 제조가 가능하고, 입자 크기 조절이 용이하여 다양한 입자 크기 분포를 가지는 입자를 제조할 수 있다.In addition, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture porous fine particles without using any additive for forming pores and to easily control the particle size and to produce particles having various particle size distributions.

따라서, 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 입자 크기에 따라서 다양한 조직공학용 생분해성 재료로 응용될 수 있다.
Accordingly, the porous polymer particles according to the present invention can be applied to various biodegradable materials for tissue engineering depending on the particle size.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자의 제조과정을 나타낸 모식도이고,
도 2는 실시예 1에 따른 다공성 고분자 입자의 표면 및 단면 SEM 사진이며,
도 3은 실시예 1에 따른 다양한 입자크기를 가지는 다공성 고분자 입자의 SEM 사진이고,
도 4는 실시예 1의 N2 가스 분사 속도(flow rate)에 따른 다공성 고분자 입자의 크기 분포도이다.
1 is a schematic view showing a process for producing porous polymer particles according to the present invention,
2 is a SEM photograph of the surface and cross-section of the porous polymer particle according to Example 1,
3 is an SEM photograph of porous polymer particles having various particle sizes according to Example 1,
4 is a size distribution diagram of the porous polymer particles according to the N 2 gas flow rate in Example 1. FIG.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a,""an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

본 발명은 다공성 고분자 입자와 이를 매우 간단한 공정으로 제조할 수 있는 다공성 고분자 입자의 제조방법, 및 이를 이용한 조직공학용 생분해성 재료에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous polymer particle, a method for producing the porous polymer particle and a biodegradable material for tissue engineering using the porous polymer particle.

본 발명의 명세서 전반에 사용된 '다공성 고분자 입자'에서의 다공성은 본 발명에 따른 고분자 입자의 표면과 내부(단면)에 다수의 다공(기공)이 형성되어 있는 구조라는 것을 의미한다.Porosity in the 'porous polymer particles' used in the specification of the present invention means that the polymer particles according to the present invention have a structure in which a large number of pores are formed on the surface and inside (cross-section) of the polymer particles.

또한, 본 발명의 '기둥(컬럼) 형태의 다공 구조'는 다음 도 2에서와 같이, 본 발명의 고분자 입자 내부에 형성된 다공(기공)들이 동일한 직경을 가지는 것이 아니라, 한 방향으로 길이(그 길이는 일정치 않음)를 가지는 다공 구조를 가지며, 각각의 다공 구조가 기둥 또는 컬럼 모양을 가진다는 것을 의미한다.
In addition, as shown in FIG. 2, the 'porous structure in the form of a column' of the present invention is a structure in which the pores (pores) formed in the polymer particle of the present invention do not have the same diameter, Is not constant), meaning that each porous structure has a columnar or columnar shape.

본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 입자 표면은 평균 다공 크기가 1 ~ 100 nm인 나노 크기의 다공이 형성된 치밀한(dense)한 구조를 가지며, 입자 내부는 상기 입자 표면의 평균 다공 크기보다 평균 다공 크기가 큰 기둥(컬럼) 형태의 다공 구조인 입자 표면과 내부가 비대칭 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.The porous polymer particle according to the present invention has a dense structure in which nano-sized pores having an average pore size of 1 to 100 nm are formed, and the inside of the particle has an average pore size smaller than the average pore size of the particle surface And has an asymmetric structure inside and a particle surface which is a porous structure in the form of a large column (column).

즉, 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 배양 및 증식된 세포를 주입(seeding)시켜 일정기간 체외 배양한 뒤, 이를 다시 인체 내에 이식하는 인체 이식에 사용되는 것이다. 이식 후 세포들은 신생 혈관이 형성될 때까지는 체액의 확산에 의해 산소와 영양분을 공급받아야 하므로 입자와 입자 사이의 공간이 체액의 확산 및 신생 혈관의 성장에 적합한 공간을 제공하는 것이 바람직하다. That is, the porous polymer particles according to the present invention are used for human transplantation in which cultured and proliferated cells are seeded, cultured for a certain period of time, and then transplanted into the human body. After the transplantation, the cells are required to be supplied with oxygen and nutrients by diffusion of the body fluid until the new blood vessel is formed. Therefore, it is desirable that the space between the particles and the particles provides a space suitable for diffusion of body fluids and growth of new blood vessels.

이를 위해, 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 그 표면에는 상대적으로 평균 다공 크기가 작아 치밀한(dense) 구조가 형성되어 있고, 상기 입자의 내부층은 상대적으로 상기 표면의 평균 다공 크기보다 큰 기둥(컬럼)형 비대칭 다공성 구조를 가져 다양한 생리활성물질의 손쉬운 도입 [넓은 다공 표면에 흡착 (adsorption)/특정 결합 (specific binding)] 및 빠른 방출 [다공 표면에서 탈착(desorption)된 생리활성물질의 컬럼 형태 다공을 따라 방해요소 없이 방출]을 유도할 수 있는 면에서 바람직하다. For this, the porous polymer particle according to the present invention has a relatively dense structure due to its relatively small average pore size, and the inner layer of the particle has a relatively large pore size ) Type asymmetric porous structure, thereby facilitating the introduction of various physiologically active substances (adsorption / specific binding on a wide porous surface) and rapid release (a porous form of a physiologically active substance desorbed on a porous surface) Is emitted in the absence of an interference element.

상기 표면에 형성된 다공은 그 평균 직경이 1~100nm인 나노 크기인 것이 세포의 입자 표면점착 및 생리활성물질의 투과 측면에서 바람직하다. 또한, 입자의 내부층에 형성된 기둥(컬럼)형 다공은 상기 표면의 다공 크기보다 평균 다공 크기가 큰 것이면 무방하다.The pores formed on the surface are preferably nano-sized with an average diameter of 1 to 100 nm in terms of the adhesion of the particle surface of the cells and the permeation of the physiologically active substance. In addition, the column-like pores formed in the inner layer of the particles should have a larger average pore size than the pore size of the surface.

본 발명에 따른 다공성 고분자 입자의 제조에 사용될 수 있는 상기 고분자는 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 공중합체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 생체적합성 생분해성 고분자가 바람직하다.The polymer that can be used in the preparation of the porous polymer particles according to the present invention is selected from the group consisting of poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly-ε-caprolactone, poly For example, polydioxanone, poly (lactic acid-co-glycolic acid), polydioxanone-co-ε-caprolactone), polylactic acid- Caprolactone), polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid, poly (phosphoester), polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid, , A biodegradable biodegradable polymer which is a mixture of at least one selected from the group consisting of polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, polyethylene oxide-polylactic glycolic acid copolymer and polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer.

상기 '생체적합성 생분해성 고분자'는 인체 이식에 사용되는 본 발명의 다공성 고분자 입자가 생체 내에서 특이한 부작용을 가지지 않는 정도의 생체적합성을 가질 뿐만 아니라, 인체 이식에 사용되어 세포들이 증식 분화하여 새로운 조직 및 장기를 형성한 다음에는 분해될 수 있도록 생분해성을 가진다는 것을 의미한다. The 'biocompatible biodegradable polymer' is not only biocompatible to the extent that the porous polymer particles of the present invention used in the human body have no specific side effects in vivo, but also used for human transplantation, And that it has biodegradability so that it can be degraded after organ formation.

본 발명에 따른 상기 다공성 고분자 입자는 그 평균입경이 10 ~ 1,000 ㎛ 인 것이 세포의 표면 점착, 체액의 확산/신생혈관의 성장 유도 및 주사주입 용이성 측면에서 바람직하다.
The average particle diameter of the porous polymer particles according to the present invention is preferably 10 to 1,000 占 퐉 in terms of surface adhesion of cells, diffusion of body fluid, induction of growth of new blood vessels, and ease of injection.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 다공성 고분자 입자의 제조방법은 비용매에 고분자 용액과 압축 가스를 분사시켜 상기 고분자를 침전시키는 단계, 상기 비용매에 침전된 고분자를 세척 및 건조시켜 다공성 고분자 입자를 생성시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있으며, 그 구체적인 과정은 다음 도 1에 도식한 바와 같다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a porous polymer particle, comprising: precipitating a polymer by injecting a polymer solution and a compressed gas into a non-porous medium; washing and drying the polymer precipitated in the non- And a step of generating particles, and the detailed procedure thereof is as shown in FIG. 1, below.

본 발명에 따른 생체적합성 고분자 용액의 제조시에는 인체에 무해한 테트라글리콜(tetraglycol), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-Pyrrolidinone (NMP)), 트리아세틴(triacetin) 및 벤질 알콜(benzyl alcohol)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 용매에 용해시킨다. 상기 생체적합성 고분자 용액은 사용되는 고분자에 따라 상온(room temperature, R.T.) 내지 용매의 끓는점 이하의 온도를 유지하는 조건에서 적절히 변경하여 제조할 수 있다.In the preparation of the biocompatible polymer solution according to the present invention, tetraglycol, 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), triacetin and benzyl And at least one solvent selected from the group consisting of benzyl alcohol. The biocompatible polymer solution may be prepared by appropriately changing the solution at room temperature (RT) to a temperature not higher than the boiling point of the solvent according to the polymer used.

본 발명에서는 종래와 같이 독성 유기용매를 사용하지 않고, 인체에 무해한 용매를 사용하여도 제조 가능한 효과를 가진다.The present invention has an effect that can be produced even when a toxic organic solvent is not used and a harmless solvent is used as in the prior art.

또한, 상기 용매에 용해시키는 경우 상기 생체적합성 고분자 용액의 농도는 1 내지 50중량%, 바람직하기로는 10 내지 30중량%인 것이 다공성 고분자 입자의 제조에 바람직하며, 상기 고분자 용액이 1중량% 미만이면 고분자의 침전이 형성되지 않거나 물성이 약해지는 문제가 있으며, 50중량%를 초과하는 경우에는 용액의 점도가 높아 용해시키거나 취급이 용이하지 않은 어려움이 있다.When dissolved in the solvent, the concentration of the biocompatible polymer solution is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, in the preparation of the porous polymer particles, and when the polymer solution is less than 1% by weight There is a problem that the precipitation of the polymer is not formed or the physical properties are weak. When it exceeds 50% by weight, the viscosity of the solution is high and it is difficult to dissolve or to handle.

본 발명은 상기에 제시된 생체적합성 고분자 이외에도 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 생체적합성을 가지면서, 친수성을 가지는 다른 고분자를 추가적으로 포함할 수 있음은 물론이다. It goes without saying that the present invention may additionally include other polymers having hydrophilicity and biocompatibility within the scope of the present invention, in addition to the biocompatible polymers as described above.

상기 친수성 고분자의 구체 예로는, 에틸렌 옥사이드 (ethylene oxide, -CH2CH2O) 혹은 하이드록시 (hydroxy, -OH) 작용기를 다량 포함하는 고분자로 예를 들면, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드(polyethylene oxide-polypropyleneoxide) 공중합체(PEO-PPO 공중합체, Pluronic series), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱산 공중합체(polyethylene oxide-copolylactic acid, PEO-PLA), 폴리에틸렌옥사이드-폴리락틱글리콜산 공중합체(polyethylene oxide-poly(lactic-coglycolic acid) (PEO-PLGA)), 폴리에틸렌옥사이드-폴리카프로락톤 공중합체(polyethylene oxide-polycaprolactone, PEO-PCL), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르류(polyoxyethylene alkyl ethers, Brij Series), 폴리옥시에틸렌 케스터 오일 유도체류(polyoxyethylene castor oil derivatives, Cremophores), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 페티 에시드 에스터류(polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, Tween Series), 폴리옥시 에틸렌 스테아레이트류 polyoxyethylene stearates) 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the hydrophilic polymer include polymers containing a large amount of ethylene oxide (-CH 2 CH 2 O) or hydroxy (-OH) functional groups, such as polyethylene oxide-polypropylene oxide polyethylene oxide-polylactic acid copolymer (PEO-PPO copolymer, Pluronic series), polyethylene oxide-copolylacetic acid (PEO-PLA), polyethylene oxide- (PEO-PLGA)), polyethylene oxide-polycaprolactone (PEO-PCL), polyethylene oxide (PEO), polyvinyl alcohol (PVA), polyoxyethylene alkyl ether Polyoxyethylene alkyl ethers (Brij Series), polyoxyethylene castor oil derivatives (Cremophores), polyoxyethylene sorbitan phytate But are not limited to, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters (Tween Series) and polyoxyethylene stearates.

상기 친수성 고분자는 전체 생체적합성 고분자 중 0.1 ~ 20 중량%로 포함시키는 것이 바람직하다. 상기 친수성 고분자가 0.1 중량% 미만으로 사용되면 제조된 다공성 고분자 입자가 친수성을 나타내지 못하는 문제가 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 침전이 형성되지 않거나 물성이 약해지는 문제가 있다.The hydrophilic polymer is preferably contained in an amount of 0.1 to 20% by weight of the entire biocompatible polymer. If the hydrophilic polymer is used in an amount of less than 0.1% by weight, there is a problem that the produced porous polymer particles do not exhibit hydrophilicity. When the hydrophilic polymer is used in an amount exceeding 20% by weight, precipitation is not formed or physical properties are weakened.

상기와 같이 생체적합성 고분자 용액을 제조한 다음, 다음 도 1과 같이 상기 용액을 압축 가스와 함께 이중 분사 노즐을 통해 분사 및 비용매에 침지하여 다공성 고분자 입자를 제조한다. After preparing the biocompatible polymer solution as described above, the solution is injected through a double injection nozzle together with a compressed gas and immersed in a non-solvent to prepare porous polymer particles.

상기 고분자 용액의 침전을 위해 사용되는 비용매는 에탄올, 메탄올, 아이소프로판올, 헥산 및 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이나, 이에 한정되지 않는다. The non-solvent used for the precipitation of the polymer solution may be at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, isopropanol, hexane and ether, but is not limited thereto.

상기 침전 시간은 1분 내지 12시간 동안 수행될 수 있으며, 원하는 다공성 고분자 입자 크기에 따라 적절히 조절할 수 있다.The precipitation time can be performed for 1 minute to 12 hours, and can be appropriately adjusted according to the desired porous polymer particle size.

상기와 같이 분사된 고분자 용액이 비용매에 침지하는 순간, 다음 도 1에서 보는 바와 같이 상기 입자 형태의 고분자 용액과 비용매가 만나는 표면에서 고분자의 침전이 형성되기 시작하고, 상기 최초 침전이 형성되는 표면에 미세한 크기(10~1000㎛)의 다공들이 생성되며, 비용매에서 멀어질수록 고분자 용액의 농도가 감소되어 다공 크기가 상기 표면의 평균 다공 크기보다 점점 커지는 기둥(컬럼) 형태의 다공들을 가지는 다공층이 형성된다. 즉, 상기 생체적합성 고분자 용액에서 사용된 용매와 비용매가 교환되면서 상이한 다공크기를 가지는 다공층을 가진 막을 형성하게 된다.As shown in FIG. 1, when the polymer solution injected as described above is immersed in the non-solvent, a polymer precipitate starts to form on the surface where the polymer solution of the particle type meets the non-solvent, (10 to 1000 탆) are formed in the porous membrane, and the concentration of the polymer solution is decreased as the distance from the non-porous membrane is decreased. As a result, the pore size becomes larger than the average pore size of the surface. Layer is formed. That is, a membrane having a porous layer having a different pore size is formed while the non-solvent is exchanged with the solvent used in the biocompatible polymer solution.

따라서, 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자의 표면층은 다음 도 2에서와 같이 상대적으로 평균 다공 크기가 작아 치밀한(dense) 구조가 형성되고, 상기 입자의 내부층은 상대적으로 평균 다공 크기가 큰 기둥(컬럼) 형태의 다공들을 가진 비대칭 구조를 가진다.Accordingly, the surface layer of the porous polymer particle according to the present invention has a relatively dense structure due to a relatively small average pore size as shown in FIG. 2, and the inner layer of the particle has a relatively large average pore size ) Type of pores.

또한 다공성 구조 형성을 위해 별도의 첨가제를 사용하지 않고도, 매우 간단한 방법으로 다공성 구조를 제조될 수 있어 공정이 단순하고 제조 단가를 절감시킬 수 있는 효과를 가진다. Further, the porous structure can be manufactured by a very simple method without using any additive for forming the porous structure, so that the process is simple and the manufacturing cost can be reduced.

본 발명의 다공성 고분자 입자 제조 시, 고분자 용액을 비용매에 침지시킬 때 압축 가스를 함께 분사시키는 것이 바람직한데, 이는 압축 가스를 분사시켜 액적 상태로 상기 고분자 용액이 비용매에 침지시켜 다양한 크기의 다공성 고분자 입자를 제조하기 위함이다. 상기 '압축 가스'란 상기 고분자 용액의 분사 시 일정한 압력을 가할 수 있는 정도로 압축되어 있는 가스를 의미하며, 예를 들어, 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스, 또는 대기 공기를 포함할 수 있다. During the preparation of the porous polymer particles of the present invention, it is preferable to inject compressed gas together when the polymer solution is immersed in the non-solvent. This is because the polymer solution is immersed in the solvent in a droplet state by injecting a compressed gas, To prepare polymer particles. The 'compressed gas' means a gas compressed to such a degree as to apply a constant pressure when injecting the polymer solution, and may include, for example, nitrogen gas, an inert gas such as argon gas, or atmospheric air.

상기 압축 가스는 0.1 ~ 50L/min의 속도로 분사시키는 것이 평균 입자 크기 10 내지 1,000 ㎛ 정도의 다양한 입자 분포를 가지는 다공성 입자를 제조할 수 있어 바람직하다.
The compressed gas is preferably sprayed at a rate of 0.1 to 50 L / min to produce porous particles having an average particle size of about 10 to 1,000 μm and various particle sizes.

또한, 상기 압축 가스와 고분자 용액은 이중 분사 노즐 장치를 이용하여 동시에 분사시키는 것이 바람직하다. 여기서 '이중분사 노즐 장치'란 다음 도 1에서와 같이, 그 외곽부에는 압축 가스가 분사되는 노즐이 형성되어 있고, 그 중앙부에는 고분자 용액이 분사되는 노즐이 형성된 것을 의미한다. In addition, it is preferable that the compressed gas and the polymer solution are injected at the same time by using a double injection nozzle device. Here, as shown in FIG. 1, the 'dual injection nozzle device' means that a nozzle for injecting compressed gas is formed in an outer portion thereof, and a nozzle for injecting a polymer solution is formed in a central portion thereof.

상기 이중 분사 노즐 장치는 상기 비용매로부터 1 ~ 50cm 이격시켜 분사되는 것이 분사되는 고분자 용액이 구형(액적 상태)으로 비용매에 분사되어 고분자 입자로 침전될 수 있기 때문에 바람직하다.The double jet nozzle apparatus is preferable because the polymer solution injected at a distance of 1 to 50 cm from the non-solvent can be injected into the non-solvent in a spherical (droplet state) state to be precipitated as polymer particles.

본 발명에 따른 다공성 고분자 입자의 크기는 고분자 용액의 주입 속도 및 압축 가스 분사 속도 조절을 통해 조절할 수 있으며, 10 내지 1,000 ㎛ 정도가 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. The size of the porous polymer particles according to the present invention can be controlled by adjusting the injection rate of the polymer solution and the injection speed of the compressed gas, and is preferably about 10 to 1,000 μm, but is not limited thereto.

상기와 같이 침전된 고분자 입자는 세척, 건조 등의 통상적인 과정을 추가로 거쳐 제조될 수 있으며, 이는 통상 알려진 방법에 따르며 특별히 한정되지 않는다.
The polymer particles precipitated as described above may be prepared by further conventional processes such as washing and drying, which are generally known methods and are not particularly limited.

상기와 같은 과정을 거쳐 제조된 본 발명에 따른 다공성 고분자 입자는 그 평균 입자 크기가 10 ~ 1000 ㎛의 다양한 분포를 가진다. 따라서, 입자 크기에 따라 성형 보형물, 골 충진재 및 조직공학용 지지체 등 다양한 인체 이식 용도로 응용이 가능하다. The porous polymer particles according to the present invention manufactured through the above process have various distributions with an average particle size of 10 to 1000 μm. Therefore, it can be applied to a variety of human implantable uses such as molded implants, bone fillers, and tissue engineering supports depending on the particle size.

예를 들어, 상기 다공성 고분자 입자 중에서 평균 입자 크기가 100 ㎛ 이하인 입자는 성형을 목적으로 하는 성형 보형물로 응용할 수 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 입자 중에서 평균 입자 크기가 100 ~ 300㎛ 크기의 입자는 요실금/변실금 치료 목적으로 하는 조직공학용 지지체로 응용이 가능하다. 또한, 상기 다공성 고분자 입자 중에서 평균 입자 크기가 300㎛ 이상의 입자는 골 충진재로 응용이 가능하다.For example, among the above porous polymer particles, particles having an average particle size of 100 탆 or less can be applied as molded implants for molding purposes. Among the above porous polymer particles, particles having an average particle size of 100 to 300 탆 can be applied as a support for tissue engineering for the purpose of treating urinary incontinence / incontinence. Among the above porous polymer particles, particles having an average particle size of 300 탆 or more can be applied as a bone filler.

또한, 상기 각 용도에 사용되는 경우, 각 용도에서 요구되는 정도의 물성을 유지해야 함은 물론이다.
It is needless to say that, when used for each of the above-mentioned applications, the physical properties required for each application should be maintained.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention should not be construed as being limited by these examples. In the following examples, specific compounds are exemplified. However, it is apparent to those skilled in the art that equivalents of these compounds can be used in similar amounts.

실시예Example 1 : 다공성  1: Porosity PLGAPLGA 입자의 제조 Manufacturing of particles

생체적합성을 나타내는 폴리락틱산-글리콜산 공중합체 (PLGA; LA/GA = 85/15)를 인체에 무해한 테트라글리콜에 10 중량%로 용해시켜 생체적합성 생분해성 고분자 용액을 제조하였다.A biocompatible biodegradable polymer solution was prepared by dissolving polylactic acid-glycolic acid copolymer (PLGA; LA / GA = 85/15), which exhibits biocompatibility, in 10 weight% of tetraglycols harmless to human body.

제조한 고분자 용액을 10 mL의 주사기에 옮겨 담고, 주사기 끝을 스테인레스 바늘(stainless needle)에 연결한 후, 상기 바늘을 이중 분사 노즐 장치에 장착시켰다. 이때 분사 노즐 장치의 끝부분과 비용매 표면과의 거리를 10 cm로 고정하였다.The prepared polymer solution was transferred into a 10-mL syringe, the tip of the syringe was connected to a stainless steel needle, and then the needle was attached to the double injection nozzle apparatus. At this time, the distance between the end of the spray nozzle device and the non-solvent surface was fixed to 10 cm.

상기 고분자 용액은 실린지 펌프(syringe pump)를 이용하여 12 mL/h의 속도로 이중 분사 노즐의 중앙부로 주입하였고, N2 가스를 일정한 흐름 속도(2, 2.5, 3, 4 L/min)의 4가지로 상이하게 이중 분사 노즐의 외곽부에 주입하여 상기 고분자 용액과 N2 가스를 비용매에 분사시켰다. The polymer solution was injected into the center of the double injection nozzle at a rate of 12 mL / h using a syringe pump. N 2 gas was injected at a constant flow rate (2, 2.5, 3, 4 L / min) The polymer solution and the N 2 gas were injected into the non-solvent by injection into the outer part of the dual injection nozzle in four different ways.

상기와 같이 분사된 고분자 용액과 비용매(30% 에탄올)이 접촉하는 순간, 고분자 용액의 표면에서 고분자의 침전이 형성되기 시작되며, 최초 1시간 동안 침전과정을 거친 후, 매 시간마다 과량의 신선한 초순수로 6시간 동안 교환하여 잔여 용매를 완전히 세척하였다. As soon as the sprayed polymer solution comes into contact with the non-solvent (30% ethanol), the polymer precipitates on the surface of the polymer solution, and after the first 1 hour of precipitation, The remaining solvent was completely washed by exchanging with ultrapure water for 6 hours.

세척이 끝난 입자를 건조시켜 최종 다공성 고분자 입자를 제조하였다.
The washed particles were dried to prepare final porous polymer particles.

실험예Experimental Example 1 : 다공성  1: Porosity PLGAPLGA 입자 크기 및 입자 분포 확인 Check particle size and particle distribution

상기 실시예 1에서 제조된 다공성 고분자 입자를 미세 입자 분리용 체(micro sieve)를 이용하여 크기별로 분리시켜 균일한 형태를 가지는 다공성 PLGA 입자를 얻었다. The porous polymer particles prepared in Example 1 were separated by size using a micro sieve to obtain porous PLGA particles having a uniform shape.

다음 도 3의 결과에서와 같이, 불활성 가스의 분사 속도에 따라 다양한 평균 직경을 가지는 다공성 고분자 입자를 제조할 수 있음을 확인하였다(도 3).As shown in FIG. 3, it was confirmed that porous polymer particles having various average diameters can be prepared according to the injection rate of the inert gas (FIG. 3).

또한, N2 가스의 분사 속도에 의해 그 분포도가 조절되는데, 분사 속도가 높을수록 작은 입자의 분포가, 분사 속도가 낮을수록 큰 입자의 분포가 커짐을 확인할 수 있었다(표 1, 도 4 참조). In addition, the distribution of N 2 gas was controlled by the injection rate. It was confirmed that as the injection velocity increases, the distribution of small particles increases and the distribution of larger particles increases as the injection velocity decreases (see Table 1 and FIG. 4) .

N2 분사 속도(L/min)N 2 injection speed (L / min) 평균 입경(㎛) 및 분포Average particle diameter (占 퐉) and distribution 10~9910 to 99 100~199100-199 200~299200 ~ 299 300~420300 to 420 421~499421-499 500~1000500 to 1000 22 5.7012545.701254 23.8312423.83124 26.795926.7959 7.8677317.867731 0.6841510.684151 35.1197335.11973 2.52.5 9.2651769.265176 29.7923329.79233 14.7763614.77636 2.4760382.476038 41.6134241.61342 2.0766772.076677 33 10.8471110.84711 13.5330613.53306 12.6033112.60331 35.1239735.12397 27.0661227.06612 0.8264460.826446 44 13.7978113.79781 37.0218637.02186 13.2513713.25137 33.3333333.33333 1.366121.36612 1.2295081.229508

실험예Experimental Example 2 : 다공성  2: Porosity PLGAPLGA 입자의 구조 확인 Identification of particle structure

상기 실시예 1에 따라 제조된 다공성 PLGA 입자의 표면 및 단면 구조를 전자주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였으며 그 결과를 도 2에 나타내었다.
The surface and cross-sectional structure of the porous PLGA particles prepared according to Example 1 were observed through an electron-scanning electron microscope (SEM). The results are shown in FIG.

다음 도 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 다공성 고분자 입자는 물과 접촉한 면(표면층)에 평균 다공 크기가 5 ~ 50 nm의 나노 크기인 다공이 형성되어 있고, 입자의 내부에는 다수의 기둥(컬럼) 형태의 다공 구조를 가지는 비대칭 구조를 가짐을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 2, the porous polymer particles prepared according to Example 1 of the present invention have nano-sized pores having an average pore size of 5 to 50 nm formed on a surface (surface layer) It has been confirmed that the asymmetric structure has a porous structure in the form of a plurality of columns.

실시예Example 2 : 다공성  2: Porosity PCLPCL 입자의 제조 Manufacturing of particles

생체적합성을 나타내는 폴리카프로락톤(PCL)을 인체에 무해한 테트라글리콜에 12 중량%로 첨가하고 90℃에서 용해하여 고분자 용액을 제조하였다.Polycaprolactone (PCL), which shows biocompatibility, was added to tetraglycol which is harmless to human body in an amount of 12% by weight and dissolved at 90 캜 to prepare a polymer solution.

제조한 고분자 용액을 10 mL의 주사기에 옮겨 담고, 주사기 끝을 stainless needle에 연결한 후, needle을 이중 분사노즐에 장착하였으며, 주사기, needle 및 이중 분사 노즐을 열선으로 감싸고 90℃의 온도를 유지하여 주었다. 이때 분사 노즐의 끝부분과 침전용액 표면과의 거리를 10 cm로 고정하였다.The syringe, needle and double jet nozzle were wrapped with a hot wire and maintained at a temperature of 90 ° C. The syringe was connected to a stainless needle, gave. At this time, the distance between the end of the spray nozzle and the surface of the precipitating solution was fixed to 10 cm.

상기 고분자 용액은 syringe pump를 이용하여 10 mL/h의 속도로 이중 분사 노즐의 중앙부로 주입하였고, N2 가스를 일정한 flow rate (2 ~ 10 L/min)로 이중 분사 노즐의 외곽부에 주입하여 상기 고분자용액을 상온의 침전용액에 분사하였다. The polymer solution was injected into the central part of the dual injection nozzle at a rate of 10 mL / h using a syringe pump, and N 2 gas was injected into the outer part of the dual injection nozzle at a constant flow rate (2 to 10 L / min) The polymer solution was injected into a precipitating solution at room temperature.

상기와 같이 분사된 고분자 용액과 비용매(50% 메탄올)가 접촉하는 순간, 고분자 용액의 표면에서 고분자의 침전이 형성되기 시작되며, 최초 1시간 동안 침전과정을 거친 후, 매 시간마다 과량의 신선한 초순수로 6시간 동안 교환하여 잔여 용매를 완전히 세척하였다. 세척이 끝난 후 건조하였으며, 미세입자 분리용 체(micro sieve)를 이용하여 크기별로 분리된 균일한 형태를 가지는 다공성 PCL 입자를 얻었다.As soon as the injected polymer solution comes into contact with the non-solvent (50% methanol), the polymer precipitates on the surface of the polymer solution, and after the first 1 hour of precipitation, an excess amount of fresh The remaining solvent was completely washed by exchanging with ultrapure water for 6 hours. After washing, the micropores were dried and microporous PCL particles having uniform morphology separated by size were obtained.

상기에서 제조된 다공성 PCL 입자의 표면/단면 구조 및 입자크기 분포가 실시예 1과 유사함을 관찰하였다.
It was observed that the surface / cross-sectional structure and the particle size distribution of the porous PCL particles prepared above were similar to those of Example 1.

실시예Example 3 : 다공성  3: Porosity PDOPDO 입자의 제조 Manufacturing of particles

생체적합성을 나타내는 폴리다이옥산온(PDO)을 인체에 무해한 테트라글리콜에 10 중량%로 첨가하고 150℃에서 용해하여 고분자 용액을 제조하였다.Polydioxanone (PDO), which shows biocompatibility, was added to tetraglycol which is harmless to human body in an amount of 10% by weight and dissolved at 150 캜 to prepare a polymer solution.

제조한 고분자 용액을 10 mL의 주사기에 옮겨 담고, 주사기 끝을 stainless needle에 연결한 후, needle을 이중 분사노즐에 장착하였으며, 주사기, needle 및 이중 분사 노즐을 열선으로 감싸고 150℃의 온도를 유지하여 주었다. 이때 분사 노즐의 끝부분과 침전용액 표면과의 거리를 10 cm로 고정하였다.The syringe, the needle and the double injection nozzle were wrapped with a hot wire, and the temperature was maintained at 150 ° C. The syringe was connected to a stainless needle, gave. At this time, the distance between the end of the spray nozzle and the surface of the precipitating solution was fixed to 10 cm.

상기 고분자 용액은 syringe pump를 이용하여 8 mL/h의 속도로 이중 분사 노즐의 중앙부로 주입하였고, N2 가스를 일정한 flow rate (2 ~ 20 L/min)로 이중 분사 노즐의 외곽부에 주입하여 상기 고분자용액을 상온의 침전용액에 분사하였다. The polymer solution was injected into the central part of the dual injection nozzle at a rate of 8 mL / h using a syringe pump, and N 2 gas was injected into the outer part of the dual injection nozzle at a constant flow rate (2 to 20 L / min) The polymer solution was injected into a precipitating solution at room temperature.

상기와 같이 분사된 고분자 용액과 비용매(5% 아이소프로판올)이 접촉하는 순간, 고분자 용액의 표면에서 고분자의 침전이 형성되기 시작되며, 최초 1시간 동안 침전과정을 거친 후, 매 시간마다 과량의 신선한 초순수로 6시간 동안 교환하여 잔여 용매를 완전히 세척하였다. 세척이 끝난 후 건조하였으며, 미세입자 분리용 체(micro sieve)를 이용하여 크기별로 분리된 균일한 형태를 가지는 다공성 PDO 입자를 얻었다.As soon as the injected polymer solution and the non-solvent (5% isopropanol) come into contact with each other, the polymer precipitates on the surface of the polymer solution, and after the first 1 hour of precipitation, The remaining solvent was completely washed by exchanging with fresh ultrapure water for 6 hours. After washing, the dried PDO particles were separated by size using a micro sieve.

상기에서 제조된 다공성 PDO 입자의 표면/단면 구조 및 입자크기 분포가 실시예 1과 유사함을 관찰하였다.
It was observed that the surface / cross-sectional structure and the particle size distribution of the porous PDO particles prepared above were similar to those of Example 1.

실시예Example 4 : 다공성  4: Porosity PLGAPLGA // PluronicPluronic F127 입자의 제조 Fabrication of F127 particles

생체적합성을 나타내는 폴리락틱산-글리콜산 공중합체 (PLGA; LA/GA = 85/15)와 생체적합성과 친수성을 가지는 Pluronic F127을 95/5의 중량비로 혼합하고 이를 인체에 무해한 테트라글리콜에 10 중량%로 용해시켜 생체적합성 생분해성 고분자 용액을 제조하였다.(PLGA; LA / GA = 85/15) showing biocompatibility and Pluronic F127 having biocompatibility and hydrophilicity were mixed at a weight ratio of 95/5, and the mixture was added to tetraglycol, which is harmless to human body, to 10 weight % To prepare a biocompatible biodegradable polymer solution.

제조한 고분자 용액을 10 mL의 주사기에 옮겨 담고, 주사기 끝을 스테인레스 바늘(stainless needle)에 연결한 후, 상기 바늘을 이중 분사 노즐 장치에 장착시켰다. 이때 분사 노즐 장치의 끝부분과 비용매 표면과의 거리를 10 cm로 고정하였다.The prepared polymer solution was transferred into a 10-mL syringe, the tip of the syringe was connected to a stainless steel needle, and then the needle was attached to the double injection nozzle apparatus. At this time, the distance between the end of the spray nozzle device and the non-solvent surface was fixed to 10 cm.

상기 고분자 용액은 실린지 펌프(syringe pump)를 이용하여 12 mL/h의 속도로 이중 분사 노즐의 중앙부로 주입하였고, N2 가스를 일정한 흐름 속도를 2, 2.5, 3, 4 L/min의 4가지로 상이하게 이중 분사 노즐의 외곽부에 주입하여 상기 고분자 용액을 비용매에 분사시켰다. The polymer solution was injected into the center of the double injection nozzle at a rate of 12 mL / h using a syringe pump. N 2 gas was injected at a constant flow rate of 2, 2.5, 3, 4 L / min And the polymer solution was injected into the non-solvent by injection into the outer part of the dual injection nozzle differently.

상기와 같이 분사된 고분자 용액과 비용매(30% 에탄올)이 접촉하는 순간, 고분자 용액의 표면에서 고분자의 침전이 형성되기 시작되며, 최초 1시간 동안 침전과정을 거친 후, 매 시간마다 과량의 신선한 초순수로 6시간 동안 교환하여 잔여 용매를 완전히 세척하였다. As soon as the sprayed polymer solution comes into contact with the non-solvent (30% ethanol), the polymer precipitates on the surface of the polymer solution, and after the first 1 hour of precipitation, The remaining solvent was completely washed by exchanging with ultrapure water for 6 hours.

세척이 끝난 입자를 건조시켜 최종 다공성 고분자 입자를 제조하였다.The washed particles were dried to prepare final porous polymer particles.

상기에서 제조된 다공성 PLGA/Pluronic F127 입자의 표면/단면 구조 및 입자크기 분포가 실시예 1과 유사함을 관찰하였다.
It was observed that the surface / cross-sectional structure and particle size distribution of the porous PLGA / Pluronic F127 particles prepared above were similar to those of Example 1.

Claims (15)

입자 표면은 평균 다공 크기가 1 ~ 100 nm인 나노 크기의 다공이 형성된 치밀한(dense)한 구조를 가지며,
입자 내부는 상기 입자 표면의 평균 다공 크기보다 평균 다공 크기가 크고, 고분자 입자 내부에 형성된 다공들이 동일한 직경을 가지는 것이 아니라, 한 방향으로 길이를 가지는 다공 구조를 가지며, 각각의 다공 구조가 기둥 또는 컬럼 모양을 가진 기둥 형태의 다공 구조를 가지며,
입자 표면에는 상대적으로 평균 다공 크기가 작아 치밀한(dense) 구조가 형성되어 있고, 상기 입자의 내부층은 상대적으로 상기 표면의 평균 다공 크기보다 큰 기둥형 다공 구조를 가져, 고분자의 입자 표면과 내부가 비대칭 구조를 가지며,
상기 고분자는 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 공중체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 된 생체적합성 생분해성 고분자인 것을 특징으로 하는 다공성 고분자 입자.
The particle surface has a dense structure with nano-sized pores having an average pore size of 1 to 100 nm,
The inside of the particle has an average pore size larger than the average pore size of the particle surface and the pores formed inside the polymer particle do not have the same diameter but have a porous structure having a length in one direction, Shaped porous structure,
The surface of the particle has a relatively small average pore size to form a dense structure and the inner layer of the particle has a columnar porous structure that is relatively larger than the average pore size of the surface, Has an asymmetric structure,
The polymer may be selected from the group consisting of poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly-ε-caprolactone, polydioxanone, polylactic acid- Poly (lactic acid-co-glycolic acid), polydioxanone-co-ε-caprolactone copolymer), poly (lactic acid-co-glycolide polyhydroxybutyric acid-co-hydroxyvaleric acid, poly (phosphoester), polyethylene oxide-polylactic acid copolymer, polyethylene oxide- Wherein the biodegradable polymer is a biocompatible biodegradable polymer comprising one or more selected from the group consisting of a polylactic acid copolymer, a polylactic glycolic acid copolymer, and a polyethylene oxide-polycaprolactone copolymer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다공성 고분자 입자의 평균 입경은 10 ~ 1,000 ㎛인 다공성 고분자 입자.
The method according to claim 1,
Wherein the average particle diameter of the porous polymer particles is 10 to 1,000 占 퐉.
물, 에탄올, 메탄올, 아이소프로판올, 헥산 및 에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 비용매에
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)), 및 폴리락틱산-카프로락톤 공중합체(poly(lactic acid-co-ε-caprolactone)) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 생체적합성 생분해성 고분자를
테트라글리콜(tetraglycol), 1-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-Pyrrolidinone (NMP)), 트리아세틴(triacetin) 및 벤질 알콜(benzyl alcohol)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 인체에 무해한 용매에 용해시킨 고분자 용액과 압축 가스를 분사시켜 상기 고분자를 침전시키는 단계,
상기 비용매에 침전된 고분자를 세척 및 건조시켜 다공성 고분자 입자를 생성시키는 단계를 포함하는 다공성 고분자 입자의 제조방법.
At least one non-solvent selected from the group consisting of water, ethanol, methanol, isopropanol, hexane and ether
Poly (lactic acid), poly (glycolic acid), poly-ε-caprolactone, polydioxanone, polylactic acid-glycolic acid copolymer (poly (lactic acid-co-glycolic acid), polydioxanone-co-ε-caprolactone), and poly (lactic acid-co-ε-caprolactone )), Which is a mixture of two or more kinds of biocompatible biodegradable polymers,
At least one human selected from the group consisting of tetraglycol, 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), triacetin and benzyl alcohol. Spraying a compressed gas and a polymer solution dissolved in a harmless solvent to precipitate the polymer,
And washing and drying the polymer precipitated in the non-solvent to produce porous polymer particles.
제4항에 있어서,
상기 고분자 용액은 상기 비용매에 액적 상태의 구형으로 분사되는 것인 다공성 고분자 입자의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the polymer solution is injected into the non-solvent in a droplet-like spherical shape.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 고분자 용액과 압축 가스는 이중 분사 노즐 장치를 이용하여 동시에 분사되는 것인 다공성 고분자 입자의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the polymer solution and the compressed gas are simultaneously injected using a dual injection nozzle device.
제7항에 있어서,
상기 이중 분사 노즐 장치는 상기 비용매로부터 1 ~ 50cm 이격되어 위치시키는 것인 다공성 고분자 입자의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the double jet nozzle device is positioned at a distance of 1 to 50 cm from the non-solvent.
제4항에 있어서,
상기 압축 가스는 0.1 ~ 50L/min의 속도로 분사되는 것인 다공성 고분자 입자의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the compressed gas is injected at a rate of 0.1 to 50 L / min.
제4항에 있어서,
상기 고분자 용액은 1 ~ 50중량%의 농도를 가지는 것인 다공성 고분자 입자의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the polymer solution has a concentration of 1 to 50% by weight.
삭제delete 삭제delete 제1항에 따른 다공성 고분자 입자를 이용한 조직공학용 생분해성 재료.
A biodegradable material for tissue engineering using the porous polymer particles according to claim 1.
제13항에 있어서,
상기 조직공학용 생분해성 재료는 성형 보형물, 골 충진재 및 조직공학용 지지체 중에서 선택되는 1종 이상인 조직공학용 생분해성 재료.
14. The method of claim 13,
The biodegradable biodegradable material for tissue engineering is at least one selected from the group consisting of molded implants, bone fillers, and tissue engineering supports.
제13항에 있어서,
상기 다공성 고분자 입자는 평균 입경이 10 ~ 1,000 ㎛인 조직공학용 생분해성 재료.
14. The method of claim 13,
Wherein the porous polymer particles have an average particle size of 10 to 1,000 占 퐉.
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