KR101678956B1 - 폴리락티드와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PLA와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분산성을 향상시키기 위해 수산화아파타이트를 하소한 후 생분해성 고분자 물질인 폴리락티드(PLA)와 혼합하여 사출성형 방법으로 제조할 수 있으며 치과용이나 외과용 골접합 소재로 사용이 가능한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리락티드와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법{biodegradable composites for bone fixation using polylactide and hydroxyapatite, manufacturing method thereof}
본 발명은 PLA와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분산성과 골 형성을 향상시키기 위해 수산화아파타이트를 하소한 후 생분해성 고분자 물질인 폴리락티드(PLA)와 혼합하여 사출성형 방법으로 제조할 수 있으며 치과용이나 외과용 골접합 소재로 사용이 가능한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법에 관한 것이다.
오늘날 생체재료에 관련된 산업은 우리사회가 노령화됨에 따라 유망한 미래 산업의 하나로 여겨지고 있다. 그 중 골격계의 선천적인 기형 및 질병 또는 산업화에 따라 급증하는 후천성 장애는 개인의 삶을 심각하게 저하시킬 뿐만 아니라 개인 및 국가 경제의 손실과 직결되기 때문의 기능회복을 위하여 국내외적으로 이에 대한 연구가 절실히 요구되고 있다.
과거 전통적인 의료시술로는 뼈의 손상 부위를 단순히 제거해 내는 것이 전부였으나 지난 30여 년간 인공보철 기술과 재료의 발달에 힘입어 환부를 인공뼈로 대체함으로써 관절의 활동성이나 기능성이 놀라울 정도로 복원될 수 있게 되었다.
뼈는 인체를 지탱하며 동작을 수행하는 기계적 기능 이외에도 체내의 칼슘 이온 농도를 조절하는데 칼슘의 저장고 역할을 하며 골수에서 인체에 필요한 적혈구 및 백혈구를 생산하는 중요한 생리적 기능도 보유하고 있으며, 뼈의 두 가지 중요한 형태는 피질골(cortical bone) 및 지주골(trabecular bone)이다. 피질골은 높은 기계적 강도를 가진 조밀한 구조로서 치밀골로 알려져 있고, 지주골은 대퇴골 같은 기다란 뼈끝에 붙어 있는 내부 다공성 지지구조이거나, 또는 짧은 뼈에서 피질골의 범위 내의 구조이다. 지주골은 큰 기공(macropore)으로 둘러싼 지주의 망상 구조이다.
현재 뼈의 손상은 주로 기계적, 물리적인 방법으로 치료하며, 골 수정(intramedulary nail), 체외고정기기(external fixators), 척추고정기, 스크류, 고정판, 핀 등을 이용한 골절의 고정 등의 치료가 있다. 초기에는 금속합금(스테인리스 스틸, 티타늄)을 이용한 연구가 주를 이루었으나, 금속합금을 이용한 제품의 경우 구조 적합성의 필수 조건인 치유과정에서의 응력전달을 고려할 때 금속성 재료에서 나타나는 응력 차폐(stress shielding) 현상과 치유 후 2차 제거 수술이 필요하고 재료 부식의 문제점이 간혹 발생하며 강도가 과다한 금속이 고정되어 있으므로 상처 부위가 과보호되어 회복 강도가 낮다는 단점을 가진다. 반면 세라믹 소재는 생체적합성이 우수하고 부식의 문제가 없으며 압축강도가 좋은 장점이 있으나 절단 강도가 낮고 여러 가지 형태의 고정기구로 만들기가 어려우며 유연하지 못하다는 단점이 있어 사용에 제한이 많다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 고분자 소재를 뼈 고정용 판과 스크류에 적용하기 시작했다.
초기에는 고분자 소재로 폴리에스터나 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아세탈 등을 사용하였으나 피로강도가 현저히 낮아 부적합한 것으로 판명되어 그 후 여러 가지 복합재료 형태의 고분자 재료가 사용되어 왔는데 이들은 비분해성(non-resorbable), 부분분해성(partially-resorbable), 완전분해성(fully- resorbable)으로 분류할 수 있다.
비분해성 고분자 소재로서 탄소섬유(carbon fiber, CF)/에폭시 또는 유리섬유/에폭시와 같은 열경화성 복합재료가 있으나 부분 경화된 에폭시 복합재료의 단량체에서 독성 반응이 나타난다는 보고가 있어 그 후 열가소성 복합재료가 연구되기 시작하여 CF/PMMA, CF/PP, CF/PS, CF/PE, CF/ PBT, CF/PEEK 등의 강화 복합재료가 발표되었다. 하지만 이러한 열가소성 고분자 복합재료들은 독성 문제에 있어 비교적 자유로우며 수술 시에 적당한 힘을 가하여 부위에 맞게 변형시킬 수 있다는 장점도 있으나 금속 이식물에 비해 실제 시술시 사용은 매우 적은 편이다.
비분해성 고분자 소재는 금속 및 세라믹 소재와 마찬가지로 물질 자체의 강도에 따라 뼈 조직과의 응력부조화(stress mismatch)의 정도에 차이가 있을 뿐 응력방패현상(stress shielding)의 문제는 여전히 남아 있어 가장 이상적인 것은 생분해성 고분자임을 인식하게 되었다.
생분해성 고분자는 부식되지 않고 스스로 분해되므로 제거하기 위한 2차 수술이 필요하지 않으며 상처가 치유됨에 따라 서서히 분해되기 때문에 새로 생성되는 조직이 충분한 강도를 갖도록 회복됨과 동시에 또한 고분자는 금속 세라믹 재료와는 달리 조성이 다양하고 가공성이 뛰어나서 여러 가지 형상으로 쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다.
현재 뼈 고정판에 사용되는 생분해성 고분자는 폴리락티드(polylactide, PLA)나 폴리글리콜리드(polyglycolide, PGA)가 대표적이다. 특히 PLA는 기계적 성능 및 생체적합성이 우수하여 정형 외과용 핀, 스크류 및 고정판용으로 널리 사용되고 있으나, 재료의 생분해시 발생되는 젖산(lactic acid) 및 PLA 입자로 인하여 부피가 비교적 많이 요구되는 이식물에는 사용이 제한된다. 또한 분해속도의 연장도 필요하다.
또한, 생분해성 고분자를 골 대체재의 용도로 사용하고자 할 때의 단점은 비분해성 고분자와 같이 생체활성이 전혀 없다는 단점을 갖는다. 즉, 체내에서 뼈와의 자발적인 결합이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 하중을 지탱하기에 적합하지 않은 기계적 물성을 보인다.
PLA를 이용한 뼈 고정용 지지체는 1971년 Kulkarni에 의해 처음 제조되었으나 상처 치유 기간 중 강도가 급속히 감소하여 실제 응용에 부적합하여 PLA의 분해 강도를 최고로 증진시키는데 연구가 집중된 결과 생분해성 고분자는 분자량이 증가함에 따라 강도가 증가하는 반면에 미반응 단량체의 잔존은 기계적 강도를 크게 저하시킨다고 결론을 얻게 되었다.
최근에는 고분자의 생체 안정성에 가해지는 위험을 최대한 줄이기 위해 복합체의 개발이 다양하게 진행되고 있으며, 이와 같이 다양하게 개발되고 있는 복합물에 관한 특허들을 살펴보면, 국내 공개특허공보 10-2010-003007호의 골대체용 복합재료의 제조방법과, 국내 공개특허공보 특2000-0051839호의 뼈 대체용 조성물과 그 제조방법 등이 알려져 있다.
하지만 상기와 같은 복합체들의 경우에는 생체 물질의 분해속도 및 재생에 참여하는 부원료로서 압축강도, 휨강도 및 인장강도 등과 같은 물리적 특성의 향상은 기대할 수 없다.
1. 대한민국 공개특허공보 10-2010-003007호: 골대체용 복합재료의 제조방법 2. 대한민국 공개특허공보 10-2000-0051839호: 뼈 대체용 조성물과 그 제조방법
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 생체 안정성을 갖는 고분자 소재인 폴리락티드(PLA)와 생체활성을 갖는 수산화아파타이트를 결합시킨 복합소재를 사출성형 방법으로 성형하여 기계적 강도가 높고 신뢰성이 우수한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수산화아파타이트를 하소한 후 나노분말화시킴으로써 수산화아타파이트의 분산성을 향상시키고 골 형성을 촉진시킬 수 있는 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법을 제공하는 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PLA와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체는 폴리락티드 분말, 하소시킨 수산화아파타이트 분말을 혼합한 후 사출성형하여 형성시킨 것을 특징으로 한다.
상기 수산화아파타이트 분말은 400℃에서 하소한 후 분쇄하여 나노크기의 입자로 형성시킨 것을 특징으로 한다.
상기 수산화아파타이트 분말은 상기 폴리락티드로 형성된 고분자 매트릭스 내에 입자형태로 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리락티드 분말 대 상기 수산화아파타이트 분말은 7:3의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PLA와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체의 제조방법은 칼슘염과 인산염을 반응시켜 수산화아파타이트를 얻는 단계와; 상기 수산화아파타이트를 400℃에서 하소한 후 분쇄하여 수산화아파타이트 분말을 수득하는 단계와; 생분해성 고분자 물질인 폴리락티드 분말과 상기 수산화아파타이트 분말을 7:3의 중량비로 혼합하는 단계와; 상기 수산화아파타이트 분말과 상기 폴리락티드 분말의 혼합물을 사출성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 혼합물을 압력 50bar에서 180℃로 가열하여 사출성형시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 생체 안정성이 확인된 고분자 소재인 폴리락티드(PLA)와 생체활성을 갖는 수산화아파타이트를 혼합한 복합소재를 사출성형 방법으로 성형이 가능하다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 복합체는 기계적 강도가 높고 신뢰성이 우수하여 치과용이나 정형외과용 골접합 소재로 유용하게 활용될 수 있다.
또한, 본 발명은 수산화아파타이트를 하소한 후 나노분말화시킴으로써 수산화아타파이트의 분산성과 골 형성능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합체의 형상을 나타낸 사진이고,
도 2는 수산화아파타이트 분말의 주사전자현미경 사진이고,
도 3은 도 1의 복합체의 주사전자현미경 사진이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합체의 물성 강도 실험결과이고,
도 5 및 도 6은 제 1시편이 생체에 이식된 모습을 나타낸 사진이고,
도 7 및 도 8은 제 2시편이 생체에 이식된 모습을 나타낸 사진이고,
도 9 및 도 10은 제 1시편이 생체에 이식된 모습을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PLA와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 골접합용 복합체는 폴리락티드 분말, 하소시킨 수산화아파타이트 분말을 혼합한 후 사출성형하여 형성시킨다.
폴리락티드(polylactide, PLA)는 생분해성 고분자 소재로서, 다른 생분해성 고분자 소재에 비해 기계적 성능 및 생체적합성이 비교적 우수하여 약물 방출 조절용 약물 전달 시스템(Drug delivery system, DDS), 뼈 및 조직 고정용 핀, 스크류 및 봉합사 등의 의학 분야에서 이미 사용되고 있다. 특히, 환경 또는 생체에 대한 친화성 및 무독성 등으로 인하여 환경 및 의학 분야에서 각종 용도로 이용되고 있다.
인산칼슘 화합물인 수산화아파타이트는 상기 생분해성 고분자 소재의 강도 부족을 보완하기 위한 보강 소재로 사용되며, 본 발명에서는 특히 생체흡수성 및 생체 적합성 소재로 이용된다. 수산화아파타이트는 복합체의 기계적 강도를 향상시키면서도 생물학적 안정성 및 결합성을 향상시킨다.
수산화아파타이트(Hydroxyapatite: HA)( Ca10(PO4)6(OH)2 )는 인간 신체의 뼈를 구성하는 물질과 성분이 매우 유사하기 때문에 인공뼈 이식물질로 각광을 받고 있다. 또한 수산화아파타이트는 생체용 세라믹스의 강화재, 골 결손부의 충진재, 중금속 이온의 교환체, 컬럼 크로마토그래피의 충진재, 단백질 및 핵산 등의 생체 고분자 물질이나 아미노산 등의 흡착재, 항균 및 방취용 재료로서 매우 다양한 분야에 적용되고 있다.
또한, 수산화아파타이트는 생체 내 매립시 초기에는 생체 조직과 잘 결합하고 점차 분해되어 소멸되는 생분해성 세라믹 재료이다.
바람직하게 수산화아파타이트는 고온에서 하소(calcination)된 것을 이용한다. 예를 들어 400℃에서 30 내지 90분 동안 하소할 수 있다. 하소된 수산화아파타이트는 볼밀로 분쇄하여 분말로 만든다. 하소된 수산화아파타이트는 분산성을 향상시켜 가공성, 기계적 강도를 증대시킨다. 또한, 골형성능력이 우수하다.
수산화아파타이트는 나노크기의 입자로 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 수산화아파타이트 분말은 수십 내지 수백 나노미터 크기로 이루어질 수 있다. 가령, 수산화아파타이트 입자는 20 내지 100nm 크기이다. 나노수준의 수산화아파타이트 입자를 이용함으로써 생분해성 고분자 소재의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
폴리락티드 분말과 수산화아파타이트 분말은 7:2~4의 중량비로 혼합될 수 있다. 수산화아파타이트 분말의 중량비가 2 미만이 될 경우에는 기계적 특성 및 생물학적 특성의 향상 효과가 미비하며, 수산화아파타이트 분말의 중량비가 4를 초과할 경우에는 기계적 특성이 낮아지고 복합체의 가공성이 떨어진다. 특히, 바람직한 중량비는 폴리락티드 분말 대 수산화아파타이트 분말은 7:3이다.
폴리락티드 분말과 수산화아파타이트 분말을 혼합하여 사출성형하여 제작한 골접합용 복합체는 치과용이나 정형외과용 골접합 소재로 유용하게 활용될 수 있다.
가령, 골접합용 플레이트나 스크류로 이용될 수 있다. 본 발명의 골접합용 복합체의 예로서, 악안면 성형 스크류를 도 1에 도시하고 있다.
본 발명의 골접합용 복합체는 폴리락티드로 형성된 고분자 매트릭스 내에 수산화아파타이트 나노입자가 균일하게 분산되어 있는 구조를 갖는다.
이하, 상술한 골접합용 복합체의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 골접합용 복합체의 제조방법은 크게 칼슘염과 인산염을 반응시켜 수산화아파타이트를 얻는 단계와, 수산화아파타이트를 하소한 후 분쇄하여 수산화아파타이트 분말을 수득하는 단계와, 폴리락티드 분말과 수산화아파타이트 분말을 혼합하는 단계와, 수산화아파타이트 분말과 폴리락티드 분말의 혼합물을 사출성형하는 단계를 포함한다. 각 단계별로 살펴본다.
1. 제 1단계
칼슘염과 인산염을 반응시켜 수산화아파타이트를 얻는다.
먼저, 칼슘염을 증류수에 혼합한 후 암모니아수를 첨가하여 약 pH 10 정도의 칼슘용액을 만든다.
사용 가능한 칼슘염의 종류에는 특별히 제한이 없다. 가령, 질산칼슘(Ca(NO3)2), 탄산칼슘(CaCO3), 염화칼슘(CaCl2), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 또는 아세트산칼슘(Ca(CH3COO)2) 등이 사용될 수 있다. 상기 칼슘염은 단독 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수도 있다.
다음으로, 인산염을 증류수에 혼합한 후 암모니아수를 첨가하여 약 pH 10 정도의 인산용액을 얻는다.
사용 가능한 인산염의 종류에는 특별히 제한이 없다. 가령, 인산(H3PO4), 제1인산나트륨(NaH2PO4), 제2인산나트륨(Na2HPO4), 제1인산칼륨(KH2PO4), 제2인산칼륨(K2HPO4), 제1인산암모늄(NH4H2PO4) 또는 제2인산암모늄((NH4)2HPO4) 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 준비된 칼슘용액과 인산용액을 반응용기에서 혼합하여 침전반응시킨다. 침전반응은 실온(20~30℃)에서 수행한다.
순수한 수산화아파타이트를 얻기 위한 Ca/P의 화학량론적 몰비가 1.67인 점을 감안하여 칼슘용액과 인산용액의 혼합시 Ca와 P의 몰비가 1.6 내지 1.7이 되도록 한다. Ca/P의 몰비가 달라지면 수산화아파타이트상 외에 TCP, DCP, CaO 등의 상이 형성될 수 있다. DCP, CaO 등의 비화학양론적인 상은 열 및 수분에 의한 상 안전성이 좋지 못하여 기계적 특성, 예를 들어 강도 등을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
칼슘용액과 인산용액을 침전반응시킨 후 약 70 내지 90℃에서 숙성시킨다.
숙성 시간은 생성되는 인산칼슘 화합물의 종류와 관련되어 있으므로 이를 고려하여 적절히 선택되어야 한다. 반응 시간이 30분 미만인 경우에는 DCPD(dicalcium phosphate dihydrate)와 같은 중간 반응물의 함량이 높고, 인산일칼슘(Ca2P2O7) 등의 이차상이 존재하기 때문에 순수한 아파타이트를 얻기가 곤란하다. 숙성 시간은 침전량과 입자의 크기에 영향을 미친다. 숙성 시간의 증가는 입자 크기의 증가를 가져온다. 따라서 본 발명에서 숙성 시간은 30 내지 90분이 적절하다.
상기 숙성과정은 침전반응이 시작된 반응 용기 내에 그대로 유지된 상태로 또는 교반기에 의한 교반과 동시에 수행될 수 있다.
숙성이 끝나면 용액을 여과하여 침전물을 분리하고, 분리한 침전물은 증류수로 2 내지 3회 세척한 후 건조시킨다. 건조는 70 내지 90℃에서 3시간 동안 수행한다.
2. 제 2단계
다음으로, 건조된 수산화아파타이트는 하소시킨다.
일 예로, 400℃에서 30 내지 90분 동안 수산화아파타이트를 하소할 수 있다. 하소된 수산화아파타이트는 볼밀로 분쇄하여 나노 크기의 분말로 만든다. 하소된 수산화아파타이트는 분산성을 향상시켜 가공성, 기계적 강도를 증대시킨다.
3. 제 3단계
다음으로, 하소한 수산화아파타이트 분말과 폴리락티드 혼합물을 혼합한다.
폴리락티드 분말과 수산화아파타이트 분말은 7:2~4의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 특히, 바람직한 중량비는 폴리락티드 분말 대 수산화아파타이트 분말은 7:3이다.
4. 제 4단계
수산화아파타이트 분말과 폴리락티드 분말을 혼합한 혼합물을 일정 모양으로 성형한다. 성형방법으로 사출성형 방식이 적용될 수 있다. 가령, 사출성형의 경우 온도 180℃, 압력 50bar로 수행될 수 있다.
상기 성형방식에 의해 복합체의 기계적 강도를 크게 증가시킬 수 있다.
이하, 하기 실시 예를 통하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.
(실시예)
질산칼슘(Ca(NO3)2)을 증류수에 용해시킨 0.5M의 칼슘용액에 28% 농도의 암모니아수를 첨가하여 pH 10으로 조절하였다. 그리고 제2인산암모늄((NH4)2HPO4)을 증류수에 용해시킨 0.3M의 인산용액에 28% 농도의 암모니아수를 첨가하여 pH 10으로 조절하였다. 칼슘용액과 인산용액을 반응용기에서 혼합(Ca/P의 몰비=1.67)되도록 하여 25℃의 실온에서 30분 동안 교반하여 침전반응시킨 다음 80℃에서 1시간 동안 숙성시켰다. 그리고 여과지를 이용하여 여과하여 침전물을 분리하였고, 분리한 침전물을 증류수로 2 내지 3회 세척한 다음 80℃에서 3시간 동안 건조시켜 수산화아파타이트를 얻었다.
그리고 건조시킨 수산화아파타이트를 400℃에서 60분 동안 하소한 후 볼밀로 분쇄하여 나노 크기의 수산화아파타이트 분말을 준비하였다.
수산화아파타이트 분말과 의료용 폴리락티드(RESOMER L 210 S, Boehringer Ingelheim, 독일)를 3:7의 중량비로 혼합한 후 사출성형기(동신하이드로릭 ES-200, 서한케어, 한국)를 이용하여 180℃, 압력 50bar로 사출성형하여 도 1과 같은 스크류 형상의 복합체 시편을 각각 제조하였다.
<수산화아파타이트 분말의 특성>
상기 실시예에서 얻은 수산화아파타이트 분말의 입자크기를 확인하기 위해 주사전자현미경으로 입자를 확인하였다.
도 2를 참조하면, 제조된 수산화아파타이트 분말은 입경이 약 30nm 크기인 것으로 나타났다.
<복합체의 내부구조>
상기 실시예의 복합체 시편의 구조를 확인하기 위해 주사전자현미경으로 관찰하였다.
도 3을 참조하면, 고분자의 폴리락티드가 매트릭스를 형성하고 있고, 매트릭스에 형성된 기공에 수산화아파타이트 나노입자가 균일하게 분산되어 있었다. 이를 통해 하소된 수산화아파타이트의 분산성이 우수함을 확인할 수 있었다.
<복합체의 기계적 특성>
상기 실시예의 복합체 시편을 한국기계전기전자시험연구원에 뽑기와 비틀림 강도를 측정(시험방법: ASTM F2502)하여 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.
구분 뽑기(fixation strength) 비틀림(torsion)

복합체
시편
 1 29.53N 0.034Nㆍm
2 21.09N 0.044Nㆍm
3 22.11N 0.038Nㆍm
평균 24.25N 0.039Nㆍm
상기 표 1 및 도 4의 결과를 참조하면, 뽑기 강도 및 비틀림 강도 모두 우수하여 적합한 것으로 나타났다. 따라서 본 발명의 골접합용 복합체는 기계적 특성이 우수한 것으로 나타났다.
<발열 및 이식 실험>
토끼를 대상으로 발열성과 이식에서 적합한지 여부를 확인하였다. 실험은 연세대학교 치과대학 치과의료기기시험평가센터에서 진행하였다. 도 11 및 도 12는 이식 실험 결과를 보여주는 시험성적서이다.
1. 발열
상기 실시예의 복합체를 시편으로 이용하였다. 시편의 중량 4g 당 용매 20ml의 비율로 시편 30.2g에 생리식염수 151ml를 넣고 50℃에서 72시간 동안 용출시켰다.
시험동물로 2~3kg 암컷 백변종 토끼 3마리를 이용하였다. 시험돌물의 체온을 측정한 후 30분 이내에 용출물을 37±2℃로 가온하여 10ml/kg을 귀 정맥에 주사하였으며 주사속도는 마리당 10분 이내로 하였다. 주사 후 3시간까지 30분 간격으로 체온을 측정하였다.
체온측정 결과 시험기간 동안 체온 상승이 0.5℃ 이상인 동물이 없는 것으로 나타나 적합한 것으로 확인되었다(도 12 참고)
2. 이식
3종류의 시편을 가지고 실험을 하였다. 제 1시편은 상업화된 제품(OSTEOTRANS-MX OFS208)이고, 제 2시편은 하소하지 않은 수산화아파타이트 분말을 폴리락티드와 3:7의 중량비로 혼합한 후 사출성형기를 이용하여 180℃, 압력 50bar로 사출성형하여 제조한 복합체이고, 제 3시편은 상기 실시예의 복합체이다.
시험동물로 2kg 이상의 수컷 백변종 토끼 6마리를 이용하였다. 시험동물을 마취한 후 피부층과 근육층을 절개한 후 이식부위에 드릴링한 후 시편을 삽입하였다. 그리고 시술부위를 봉합한 후 12주 후에 시험동물을 안락사시키고 이식부위를 관찰 및 적출하였다.
경골에 12주 동안 이식한 후 이식부위의 조직병리학적 관찰 결과 국소적인 자극반응이 모든 시편에서 관찰되지 않았다(도 12참고).
그리고 시편 주위의 골형성 유무를 도 5 내지 도 10에 나타내었다.
제 1시편의 실험결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다. 도 6은 도 5의 일부를 확대한 사진이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 스크류의 주위가 흰색으로 나타나 골형성이 되지 않고 비어있는 것으로 확인되었다.
제 2시편의 실험결과를 도 7 및 도 8에 나타내었다. 도 8은 도 7의 일부를 확대한 사진이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 스크류의 주위가 약간 붉은 색으로 나타나 있는 것을 관찰할 수 있다. 붉은 색 부분은 골이 형성되어 있음을 의미한다. 따라서 제 2시편은 골형성 효과가 다소 있는 것으로 나타났다.
제 2시편의 실험결과를 도 7 및 도 8에 나타내었다. 도 8은 도 7의 일부를 확대한 사진이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 스크류의 주위 모두가 붉은 색으로 나타나 있는 것을 관찰할 수 있었다. 붉은 색 부분은 골이 형성되어 있음을 의미한다. 따라서 제 3시편은 골형성 효과가 우수한 것으로 나타났다.
하기 표 2에 각 시편의 골접촉률을 계산하여 나타내었다.
구분 골접촉률
제 1시편 7.7%
제 2시편 9.3%
제 3시편 21.9%
상기 표 2의 결과를 참조하면, 제 1시편의 골접촉률이 가장 낮게 나타났다. 그리고 제 2시편은 제 1시편보다 다소 높게 나타났다. 그리고 제 3시편의 경우 골접촉률이 21.9%로 가장 높게 나타났고, 이는 제 2시편과 비교하여 2배 이상 높은 결과이다. 이러한 결과를 통해 하소한 수산화아파타이트를 사용하는 경우 하소하지 않은 수산화아파타이트를 사용하는 경우와 골 형성 촉진효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 질산칼슘을 증류수에 용해시킨 후 암모니아수를 첨가하여 pH 10으로 조절한 칼슘용액을 얻고, 제 2인산암모늄을 증류수에 용해시킨 후 암모니아수를 첨가하여 pH 10으로 조절한 인산용액을 얻은 다음 상기 칼슘용액과 상기 인산용액을 Ca/P 몰비가 1.67이 되도록 혼합하여 25℃의 실온에서 30분 동안 교반하여 침전반응시킨 다음 80℃에서 1시간 동안 숙성시킨 후 여과지로 여과하여 침전물을 분리한 후 분리한 침전물을 증류수로 2 내지 3회 세척한 다음 80℃에서 3시간 동안 건조시켜 수산화아파타이트를 얻는 단계와;
    상기 수산화아파타이트를 400℃에서 60분 동안 하소한 후 볼밀로 분쇄하여 30nm 크기의 수산화아파타이트 분말을 수득하는 단계와;
    생분해성 고분자 물질인 폴리락티드 분말과 상기 수산화아파타이트 분말을 7:3의 중량비로 혼합하는 단계와;
    상기 수산화아파타이트 분말과 상기 폴리락티드 분말의 혼합물을 스크류 형상으로 사출성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리락티드와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 혼합물을 압력 50bar에서 180℃로 가열하여 사출성형시키는 것을 특징으로 하는 폴리락티드와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체의 제조방법.
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