KR101898219B1 - 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골절 부위가 다시 접합할 때까지 뼈를 고정하는데 사용되는 뼈 고정용 플레이트에 있어서, 특히 상온에서 쉽게 성형 가능한 다층 구조의 뼈 고정용 생분해성 플레이트에 관한 것으로, 제 1 내지 n층으로 이루어지는 다층 구조의 생분해성 수지층과, 상기 생분해성 수지층 사이에 구비되는 제1 내지 m층으로 이루어지는 적어도 하나의 생분해성 시트를 포함하되, 상기 n과 m은 n＞m≥1인 것이 특징이며, 뼈 골절의 접합 치료에 요구되는 물리적인 지지력을 위한 강성을 유지하면서도 상온(15~25℃)에서 쉽게 성형 가능한 신축성과 연성을 제공하는 다층 구조의 생분해성 플레이트에 관한 발명이다.

Description

상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트{Biodegradable plate for fixing bone, which is capable of forming in normal temporature}

본 발명은 골절 부위가 다시 접합할 때까지 뼈를 고정하는데 사용되는 뼈 고정용 플레이트에 관한 것으로, 특히 상온에서 쉽게 성형 가능한 다층 구조의 뼈 고정용 생분해성 플레이트에 관한 것이다.

뼈 골절의 접합 치료에는 체외고정법과 체내고정법이 있다.

체외고정법은 피부 밖에서 금속 침들을 골절 부위의 여러 곳에 심고, 그 금속 침들을 피부 밖에서 고정하는 방법이다.

체내고정법은 피부 및 근육을 절개하여 골절 부위를 노출시킨 후 뼈를 고정하는 방법으로, 뼈 속에 가늘고 긴 지지대를 넣는 방식과 뼈의 외면에 뼈 고정판을 대고 그 뼈 고정판을 나사로 뼈에 고정하는 방식이 있다.

상기한 치료들 중에서 뼈 고정판을 이용하는 방법이 타 방법에 비해 이점이 많아 가장 널리 사용되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1200934호(뼈 고정판)는 일자 형태의 뼈 고정판을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제10-2006-0123370호(뼈 플레이트)는 X자 형태의 뼈 고정판을 개시하고 있다. 이외에도 Y자나 정사각형 등 다양한 형태의 뼈 고정판이 알려져 있다.

상술된 바와 같은 뼈 고정판의 재질로, 금속(티타늄 등) 및 생분해성 유기 고분자(PLLA, PLGA 등)가 알려져 있다.

한편, 금속 재질의 뼈고정판의 경우에는, 골절된 뼈가 완치된 이후에 뼈 고정판을 제거하는 2차 수술이 수반되어야 하기 때문에 환자나 의사에게 부담이 된다. 반면에, 생분해성 유기 고분자 재질의 뼈 고정판의 경우에는, 수술 후 일정시간이 경과하면 인체 내에서 분해되기 때문에 2차 수술이 수반될 필요는 없다. 그러나 생분해성 유기 고분자 재질의 뼈 고정판은 금속에 비해 강도가 현저히 약하다는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0383433호는 생분해성 유기 고분자 재질의 뼈 고정판이 갖는 단점을 극복할 수 있는 기술을 개시하고 있다. 이 기술은 생분해성 유기 고분자 단량체와 생체 적합성 무기 미세 입자를 혼합/분산시킨 후 중합하여 생분해성 유기 고분자/무기 복합물을 제조하고, 그 생분해성 유기 고분자/무기 복합물을 성형한다. 그 생분해성 유기 고분자/무기 복합물에서는 무기 입자가 강도를 보강해 주기 때문에 생분해성 유기 고분자를 재질로 하는 뼈 고정판에 비해 높은 강도를 갖는다.

상기에서 소개된 생분해성 유기 고분자 재질의 뼈 고정판이나 생분해성 유기 고분자/무기 복합물의 뼈 고정판은 단일층으로 구성되며, 각 재질의 물리적 특성에 따라서 연성이 높은 시트나 강성이 높은 시트의 특성을 보이게 된다.

결국, 강성이 높은 시트의 고정판은 물리적으로 지지력은 좋으나 상온 그리고 체온에서 상대적으로 높은 강성을 가지므로 구부러지지 않기 때문에 재질의 유리전이온도(T_g) 보다 높은 온도로 가열하여 재질을 유연하게 하기 위한 부수적인 수단(수조, 가열봉, 열풍기 등등)을 구비해야 하는 불편함이 있다. 또한, 연성이 높은 시트의 고정판은 구부러지는 특성은 좋으나 강성이 약해 물리적으로 높은 지지력이 요구되는 부위에는 사용할 수 없는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 강성이 높은 시트와 연성이 높은 시트의 단점을 극복하여 상온에서 쉽게 성형 가능하면서 물리적인 지지력을 위한 강성도 유지할 수 있는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트의 특징은, 제 1 내지 n층으로 이루어지는 다층 구조의 생분해성 수지층; 그리고 상기 생분해성 수지층 사이에 구비되는 제1 내지 m층으로 이루어지는 적어도 하나의 생분해성 시트를 포함하되, 상기 n과 m은 n＞m≥1인 것이다.

바람직하게, 상기 생분해성 시트는 유리전이온도가 상온의 범위에 해당하는 재질로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 생분해성 수지층은 유리전이온도가 체온을 초과하는 재질로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 생분해성 수지층이 제1 내지 3층으로 구성됨에 따라 상기 생분해성 시트는 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 구비되는 제1시트와 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 구비되는 제2시트로 구성되되, 상기 제1시트와 상기 제2시트는 상온의 범위 내에서 서로 다른 유리전이온도의 재질로 형성될 수 있다.

보다 바람직하게 상기 제1시트가 상기 제2시트에 비해 높은 유리전이온도의 재질로 형성되되, 상기 제1시트가 상기 제2시트에 비해 큰 두께로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 생분해성 수지층이 제1 내지 3층으로 구성됨에 따라 상기 생분해성 시트는 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 구비되는 제1시트와 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 구비되는 제2시트로 구성되되, 상기 제1시트와 상기 제2시트는 상온의 범위 내의 유리전이온도의 재질이면서 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 생분해성 수지층과 상기 생분해성 시트의 사이에 나노방사를 이용한 섬유층을 더 구비할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 섬유층은 50 내지 500㎛의 두께로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 뼈 골절의 접합 치료에 요구되는 물리적인 지지력을 위한 강성을 유지하면서도 상온(15~25℃)에서 쉽게 성형 가능한 신축성과 연성을 제공하는 다층 구조이기 때문에, 시술자가 보다 안전하고 편리하게 시술할 수 있도록 해준다.

또한, 유리전이온도(T_g)가 서로 다른 층을 다수 적층하면서 중간층에 나노방사를 이용한 섬유층(나노 섬유층)을 더 마련함으로써, 적층형 필름 간에 결합력을 높일 수 있고 또한 적층형 필름의 연성 특성을 그대로 유지해줄 수 있다. 또한, 나노 섬유층에 의해 층간 결합력으로 인해 전체 플레이트의 두께를 보다 얇게 구현할 수도 있다.

결국, 강성이 높은 시트의 고정판을 사용할 시에 성형을 위해 요구되던 부수적인 수단(수조, 가열봉, 열풍기 등등)이 필요치 않을 뿐만 아니라 연성이 높은 시트의 고정판을 사용할 시에 요구된 물리적 지지력도 충족시켜 주는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트의 적층 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트의 적층 구조를 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트에 나노 섬유층이 삽입된 적층 구조를 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 2의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트에 나노 섬유층이 삽입된 적층 구조를 도시한 단면도이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트의 적층 구조를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트는 다층 구조의 생분해성 수지층(100,110)과, 그 생분해성 수지층(100,110) 사이에 구비되는 적어도 하나의 생분해성 시트(200)로 구성된다.

본 발명의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트를 구성하는 다층 구조의 생분해성 수지층과 생분해성 시트는 Poly-lactic acid(PLA), poly-glycolic acid(PGA), Poly-lactide-co-glycolide(PLGA), poly-L-lactide acid(PLLA), Poly-carprolactone(PCL), 세라믹(ceramic) 또는 생체복합재료(biocomposites)로 형성되는 것이 바람직하며, 그밖에 인체 친화적인 생분해성 고분자 수지이면 다양하게 적용가능하다.

또한, 본 발명의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트는 뼈에 체결될 나사와 같은 결합수단이 삽입되는 관통홀들을 더 구비할 수도 있다. 그러나 그 관통홀은 별도로 도시하지는 않는다.

또한, 본 발명의 설명에서는 다층 구조의 생분해성 수지층이 제 1 내지 n층으로 이루어지면서 생분해성 시트가 제1 내지 m층으로 이루어지되 n＞m≥1인 것으로 설명하되, 도 1은 n=2이고 m=1인 경우를 도시한 것이다.

생분해성 수지층을 구성하는 제1층(100)과 제2층(110)은 유리전이온도가 체온을 초과하는 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 제1층(100)과 제2층(110) 사이에 결합되는 생분해성 시트(200)는 유리전이온도가 상온의 범위에 해당하는 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 상온의 범위는 15~25℃일 수 있다. 본 발명의 다른 예로, 생분해성 시트(200)는 유리전이온도가 실온 범위(1~35℃)에 해당하는 재질일 수도 있으나, 체온 미만의 온도 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

한편, 생분해성 시트(200)는 생분해성 수지층을 구성하는 제1층(100)과 제2층(110)에 비해 얇은 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트의 적층 구조를 도시한 단면도로써, 생분해성 시트가 2개층으로 구성되는 예(n=3, m=2)를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트는 다층 구조의 생분해성 수지층(100,110,120)과, 그 생분해성 수지층(100,110,120) 사이에 구비되는 적어도 2개층의 생분해성 시트(200,210)로 구성된다.

생분해성 수지층은 제1층(100), 제2층(110) 및 제3층(120)으로 구성되며, 생분해성 시트는 제1시트(200) 및 제2시트(210)로 구성된다. 제1시트(200)는 제1층(100)과 제2층(110) 사이에 결합되며, 제2시트(210)는 제2층(110)과 제3층(120) 사이에 결합된다.

제1층(100), 제2층(110) 및 제3층(120)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있거나, 제1층(100)과 제3층(120)의 사이에 형성되는 제2층(110)이 제1층(100)과 제3층(120)에 비해 보다 얇은 두께를 가질 수도 있다.

제1시트(200) 및 제2시트(210)는 제1 내지 3층(100,110,120)의 어느 하나의 층보다 얇은 두께를 가지는 것이 바람직하다.

생분해성 수지층을 구성하는 제1 내지 3층(100,110,120)은 유리전이온도가 체온을 초과하는 재질로 형성될 수 있다.

생분해성 시트를 구성하는 제1시트(200) 및 제2시트(210)는 유리전이온도가 상온의 범위에 해당하는 재질로 형성될 수 있다.

특히, 제1층(100)과 제2층(110)의 사이에 결합되는 제1시트(200)와 제2층(110)과 제3층(120)의 사이에 결합되는 제2시트(210)는 상온의 범위 내에서 서로 다른 유리전이온도의 재질로 형성될 수 있다.

일 예로, 제1시트(200)가 제2시트(210)에 비해 높은 유리전이온도의 재질로 형성될 수 있다. 이때, 제1시트(200)는 제2시트(210)에 비해 큰 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 예로써, 높은 유리전이온도의 제1시트(200)는 50~1000㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 낮은 유리전이온도의 제2시트(210)는 10~200㎛의 두께로 형성될 수 있다.

다른 예로, 제1층(100)과 제2층(110)의 사이에 결합되는 제1시트(200)와 제2층(110)과 제3층(120)의 사이에 결합되는 제2시트(210)는 상온의 범위 내에서 서로 동일한 유리전이온도의 재질로 형성될 수 있다. 이와 같이 제1시트(200)와 제2시트(210)의 유리전이온도가 동일한 경우에는 제1시트(200)와 제2시트(210)의 연성 특성이 서로 다르게 작용하도록 두께를 서로 다르게 형성하되 그 두께 차이를 제1시트(200)와 제2시트(210) 간에 연성 특성의 차이가 생기도록 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.

도 1 및 2에서는 생분해성 시트가 2개층 이하로 구성되는 예를 설명하나 생분해성 시트가 적어도 3개층으로 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트에 나노 섬유층이 삽입된 적층 구조를 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트는 다층 구조의 생분해성 수지층(100,110)과, 그 생분해성 수지층(100,110) 사이에 구비되는 적어도 하나의 생분해성 시트(200)와, 생분해성 수지층(100,110)과 생분해성 시트(200) 사이에 각각 구비되는 나노방사를 이용한 나노 섬유층(300,310)으로 구성된다.

다층 구조의 생분해성 수지층(100,110)과 생분해성 시트(200)에 대한 구성은 도 1과 동일하므로 상세를 생략하며, 나노방사를 이용한 나노 섬유층(300)은 연성 특성을 가지는 생분해성 시트(200)의 표면적 증가 효과를 발휘하며, 또한 생분해성 수지층(100,110)과 생분해성 시트(200) 간의 결합력을 높여주는 역할을 한다. 그에 따라, 전체 플레이트 두께를 보다 얇게 구현할 수 있다.

한편, 나노방사를 이용한 나노 섬유층(300)은 50 내지 500㎛의 두께로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 2의 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트에 나노 섬유층이 삽입된 적층 구조를 도시한 단면도로써, 제1층(100)과 제3층(120)의 사이에 형성되는 제2층(110)을 나노방사를 이용한 나노 섬유층(300)으로 대체한 구조를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트는 다층 구조의 생분해성 수지층을 구성하는 제1층(100)과 제3층(120), 그 제1층(100)과 제3층(120) 사이에 구비되는 적어도 2개층의 생분해성 시트(200,210) 및 나노 섬유층(300)으로 구성된다.

나노 섬유층(300)은 생분해성 시트를 구성하는 제1시트(200)와 제2시트(210) 사이에 결합되며, 그 두께는 50 내지 500㎛로 형성될 수 있다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100, 110, 120: 생분해성 수지층
200, 210: 생분해성 시트
300, 301: 섬유층

Claims (8)

1. 제 1 내지 n층으로 이루어지는 다층 구조의 생분해성 수지층; 그리고
   상기 생분해성 수지층에 비해 얇은 두께를 가지면서 상기 생분해성 수지층 사이에 구비되는 제1 내지 m층으로 이루어지는 적어도 하나의 생분해성 시트를 포함하되,
   상기 생분해성 시트는 유리전이온도가 상온의 범위에 해당하는 재질로 형성되고,
   상기 생분해성 수지층은 유리전이온도가 체온을 초과하는 재질로 형성되고,
   상기 n과 m은 n＞m≥1인 것을 특징으로 하는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 생분해성 수지층이 제1 내지 3층으로 구성됨에 따라 상기 생분해성 시트는 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 구비되는 제1시트와 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 구비되는 제2시트로 구성되되,
   상기 제1시트와 상기 제2시트는 상온의 범위 내에서 서로 다른 유리전이온도의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1시트가 상기 제2시트에 비해 높은 유리전이온도의 재질로 형성되되, 상기 제1시트가 상기 제2시트에 비해 큰 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 생분해성 수지층이 제1 내지 3층으로 구성됨에 따라 상기 생분해성 시트는 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 구비되는 제1시트와 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 구비되는 제2시트로 구성되되,
   상기 제1시트와 상기 제2시트는 상온의 범위 내의 유리전이온도의 재질이면서 서로 다른 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 생분해성 수지층과 상기 생분해성 시트의 사이에 나노방사를 이용한 섬유층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 섬유층은 50 내지 500㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 상온에서 성형 가능한 뼈 고정용 생분해성 플레이트.

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