KR102166991B1 - Method for controling pores in preparation of porous scaffold by FDM 3D printing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터를 이용하여 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서, 기공의 형상을 유지하기 위하여 용융상태에서 특정한 범위의 열용량을 갖는 열경화성 생분해성 고분자를 선택하는 단계를 포함하는, 다공성 스캐폴드의 제조방법 및 이에 따라 제조된, 기공의 크기와 형태가 조절된, 의료용 다공성 스캐폴드에 관한 것이다.In the present invention, in manufacturing a porous scaffold using a fused deposition modeling (FDM) 3D printer, a thermosetting biodegradable polymer having a specific range of heat capacity in a molten state is selected to maintain the shape of the pores. It relates to a method for manufacturing a porous scaffold, including the steps, and a porous scaffold for medical use, in which the size and shape of the pores are controlled.

Description

FDM 3D 프린팅을 이용한 다공성 스캐폴드의 제조방법에 있어서의 기공 조절 방법{Method for controling pores in preparation of porous scaffold by FDM 3D printing}Method for controlling pores in preparation of porous scaffold by FDM 3D printing {Method for controlling pores in preparation of porous scaffold by FDM 3D printing}

본 발명은 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터를 이용하여 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서, 기공의 형상을 유지하기 위하여 용융상태에서 특정한 범위의 열용량을 갖는 열경화성 생분해성 고분자를 선택하는 단계를 포함하는, 다공성 스캐폴드의 제조방법 및 이에 따라 제조된, 기공의 크기와 형태가 조절된, 의료용 다공성 스캐폴드에 관한 것이다.In the present invention, in manufacturing a porous scaffold using a fused deposition modeling (FDM) 3D printer, a thermosetting biodegradable polymer having a specific range of heat capacity in a molten state is selected to maintain the shape of the pores. It relates to a method for manufacturing a porous scaffold, including the steps, and a porous scaffold for medical use, in which the size and shape of the pores are controlled.

본 지식재산권은 한국생산기술연구원 자체연구사업 "2017년 생산기술 세계 1등 사업(2/4)(Kitech UR-17-0018)"의 지원으로 수행한 연구이다.This intellectual property right is a study conducted with the support of the Korea Institute of Industrial Technology's own research project "World's No. 1 Production Technology Project in 2017 (2/4) (Kitech UR-17-0018)".

최근 조직공학적 접근을 통한 골 재생 및 장기 재생에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이를 위해 골 결손 충진용 지지체, 즉 이식을 위한 의료용 스캐폴드의 개발에 대한 연구 역시 활발하게 이루어지고 있다.Recently, studies on bone regeneration and organ regeneration through a histologic approach have been actively conducted, and for this purpose, studies on the development of a scaffold for bone defect filling, that is, a medical scaffold for transplantation, are also actively conducted.

기존의 의료용 스캐폴드의 제조방법으로 전기방사, 솔벤트 캐스팅, 입자 식각법 등 다양한 방법을 이용하여 왔지만 잔류용매의 위험성, 제한적 형태의 스캐폴드, 제조를 위한 복잡한 절차 등의 단점이 있었다.Existing methods for manufacturing medical scaffolds have been using various methods such as electrospinning, solvent casting, and particle etching, but there are disadvantages such as the risk of residual solvents, a limited form of scaffold, and complicated procedures for manufacturing.

따라서, 기존의 의료용 생체 스캐폴드의 문제점인 복잡한 제조 공정을 단순화시켜 장기 이식을 원하는 많은 환자들의 수요를 충족시킬 수 있는 의료용 스캐폴드의 제조방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a method of manufacturing a medical scaffold capable of satisfying the demands of many patients who desire an organ transplant by simplifying the complex manufacturing process, which is a problem of the existing medical biological scaffold.

3D(3-Dimension, 3차원) 프린터는 필라멘트를 이용하여 압출기로 녹이고 노즐을 통해 미세한 두께로 층층이 쌓아 올리면서 입체적인 형상물을 제작하는 장비이다. 3D 프린팅은 다양한 분야에서 사용이 확산되어 가고 있다. 다수의 부품으로 구성된 자동차 분야 외에도 의료용 인체모형, 칫솔, 면도기 등의 같은 가정용 제품 및 의류에 이르기까지 다양한 용도로 많은 제조업체에서 사용되고 있다.A 3D (3-Dimension) printer is an equipment that uses filaments to melt it with an extruder and builds up a three-dimensional shape by stacking layers to a fine thickness through a nozzle. 3D printing is spreading its use in various fields. In addition to the automotive field composed of a large number of parts, it is used by many manufacturers for a variety of purposes, from medical human models, household products such as toothbrushes and razors, and clothing.

최근에는, 3D 프린터 모델링을 통해서 손상된 골/연골 등의 생체 조직을 환자 개인의 환부에 적합한 형태와 특성을 지닌 대체 물질로 빠르게 제조할 수 있으며, 개별적인 개인 체세포 분열을 통해 장기 제조를 가능하게 하는 맞춤형 의료형 스캐폴드의 제조방법에 대한 개발요구가 있다.In recent years, through 3D printer modeling, it is possible to rapidly manufacture damaged bone/cartilage as a substitute material with a shape and characteristics suitable for the affected part of a patient, and a customized organ manufacturing is possible through individual somatic cell division. There is a need for development of a method for manufacturing a medical scaffold.

이에, 본 발명자들은 3D 프린터를 이용한 단일 공정에 의해 고분자 기반의 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서, 소정의 크기를 가지며 뚜렷한 형태로 유지되는 기공을 형성하기 위한 방법을 찾기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 고분자에 발포제를 추가로 포함하는 필라멘트를 사용하되, 열용량의 고려하여 고분자를 선택함으로써 최종 생성되는 다공성 스캐폴드의 기공 크기 및 형태가 결정되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention have worked hard to find a method for forming pores having a predetermined size and maintained in a distinct shape in manufacturing a polymer-based porous scaffold by a single process using a 3D printer. By using a filament additionally containing a foaming agent, but by selecting a polymer in consideration of heat capacity, it was confirmed that the pore size and shape of the resulting porous scaffold were determined, and the present invention was completed.

본 발명의 하나의 목적은 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터를 이용하여 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서, 기공의 형상을 유지하기 위하여 용융상태에서 5 내지 100 J/K의 열용량을 갖는 열경화성 생분해성 고분자를 선택하는 제1단계; 상기 선택된 고분자 및 발포제를 블렌딩하여 3D 프린트용 필라멘트를 준비하는 제2단계; 및 제2단계로부터 수득한 필라멘트를 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터에 공급하여, 프린터 노즐의 온도를 발포제의 분해 온도 이상으로 유지하면서 출력하는 제3단계를 포함하는 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to produce a porous scaffold using a fused deposition modeling (FDM) 3D printer, in order to maintain the shape of the pores, in order to maintain a heat capacity of 5 to 100 J/K in a molten state. A first step of selecting a thermosetting biodegradable polymer having; A second step of preparing a filament for 3D printing by blending the selected polymer and a foaming agent; And a third step of supplying the filament obtained from the second step to a fused deposition modeling (FDM) 3D printer, and outputting the print while maintaining the temperature of the printer nozzle above the decomposition temperature of the foaming agent. Is to do.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된, 기공의 크기 및 형태가 조절된, 의료용 다공성 스캐폴드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a medical porous scaffold manufactured by the above method, in which the size and shape of pores are controlled.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터를 이용하여 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서, 기공의 형상을 유지하기 위하여 용융상태에서 5 내지 100 J/K의 열용량을 갖는 열경화성 생분해성 고분자를 선택하는 제1단계; 상기 선택된 고분자 및 발포제를 블렌딩하여 3D 프린트용 필라멘트를 준비하는 제2단계; 및 제2단계로부터 수득한 필라멘트를 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터에 공급하여, 프린터 노즐의 온도를 발포제의 분해 온도 이상으로 유지하면서 출력하는 제3단계를 포함하는 방법을 제공한다.As an aspect for achieving the above object, the present invention is in the molten state in order to maintain the shape of the pores in manufacturing a porous scaffold using a fused deposition modeling (FDM) 3D printer. A first step of selecting a thermosetting biodegradable polymer having a heat capacity of 100 J/K; A second step of preparing a filament for 3D printing by blending the selected polymer and a foaming agent; And a third step of supplying the filament obtained from the second step to a fused deposition modeling (FDM) 3D printer, and outputting the print while maintaining the temperature of the printer nozzle above the decomposition temperature of the foaming agent. do.

구체적으로, 본 발명은 고분자를 기반으로 하는 다공성 스캐폴드를 제조하되, 단순한 공정으로 달성할 수 있으면서, 소정의 크기를 갖도록 형성된 기공의 형태를 제어할 수 있는 방법을 발굴하는 것을 목적으로 한다.Specifically, an object of the present invention is to discover a method capable of controlling the shape of pores formed to have a predetermined size while manufacturing a porous scaffold based on a polymer, which can be achieved with a simple process.

상기 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서, 본 발명은 3D 프린팅 방식 중 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 방식을 이용하는 것을 기본으로 한다. 상기 FDM은 해당 재료를 열에 의해 녹여 일정 압력으로 노즐을 통하여 압출해가며 적층 조형하는 방식으로, 공급되는 재료의 형태는 필라멘트(Filament) 모양으로 되어 있으며, 보호 카트리지나 실타래와 같은 롤(Roll)에 감겨져 지속적으로 공급된다. 이러한 고체의 재료들은 온도 조절이 가능한 용융압출헤드(Temperature Controlled Head)를 통과하면서 액상에 가까운 재질로 연화, 압출되어 한층 한층 융합 적층과정을 거쳐 3차원 모델이 만들어지게 된다. FDM 방식의 특징으로는 표면이 거칠고 다른 방식들의 프린터에 비해 정밀도가 낮지만, 원재료 값이 싸고 강도가 강하고 후가공 처리가 용이하다는 장점이 있다.In manufacturing the porous scaffold, the present invention is based on using a fused deposition modeling (FDM) method among 3D printing methods. The FDM is a method of laminating and molding by melting the material by heat and extruding it through a nozzle at a certain pressure. The form of the supplied material is in the shape of a filament, and is placed on a roll such as a protective cartridge or thread. It is wound and supplied continuously. These solid materials are softened and extruded into a material close to the liquid phase while passing through a temperature-controlled melt-extruded head, and a three-dimensional model is created through a further fusion lamination process. The characteristics of the FDM method are that the surface is rough and the precision is low compared to other types of printers, but the raw material is cheap, the strength is strong, and the post-processing process is easy.

다공성 스캐폴드는 그 목적에 따라, 기공의 크기와 형태를 조절할 필요가 있다. 나아가 이러한 기공의 조절은 스캐폴드의 강도와도 연관된다. 예를 들어 기공의 너무 크거나 기공율이 높은 경우에는 스캐폴드의 형태를 유지하기 어렵거나 작은 자극에도 쉽게 부서질 수 있다. 기공 형태의 예로는 크게 폐쇄형 기공과 개방형 기공을 들 수 있다. 개방형 기공의 경우 표면으로까지 기공이 연결되며 내부에서도 서로 연결된 일종의 채널을 형성하므로 물질의 출입이 가능한 장점이 있다.The porous scaffold needs to adjust the size and shape of the pores according to its purpose. Furthermore, this control of pores is also related to the strength of the scaffold. For example, if the porosity is too large or the porosity is high, it is difficult to maintain the shape of the scaffold or it may be easily broken even with small stimulation. Examples of pore types include closed pores and open pores. In the case of open pores, the pores are connected to the surface and a kind of channel connected to each other is formed inside, so that the material can enter and exit.

이러한 다공성 스캐폴드의 예로, 의료용 스캐폴드는 조직 재생을 목적으로 생체 내 이식되며, 생분해성 고분자로 제조된 스캐폴드는 주로 골조직, 연골조직에 사용될 수 있다. 이때, 조직 재생을 촉진하기 위해서는 스캐폴드 내부로 줄기 세포 등의 세포가 침투하여 부착되어 증식 및/또는 분화가 이루어지며, 세포의 출입뿐만 아니라, 이의 증식 및/또는 분화를 위한 영양분을 비롯한 성장인자 등의 물질의 공급이 용이하게 출입하는 것이 중요하다. 따라서, 이에 사용되는 스캐폴드는 이식되는 부위에 적합한 크기 및 형태를 갖는 것은 물론 이의 표면으로부터 내부로 통하는 적절한 크기의 기공을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 3D 모델링된 형태로 프린트하여 스캐폴드를 제조하되 열경화성의 생분해성 고분자를 기반으로 하며 소정의 함량으로 발포제를 포함하는 필라멘트를 사용하여 고온의 노즐을 통해 출력시 입력된 외형을 갖춤은 물론 발포제의 분해를 통해 표면으로부터 내부로 연결되는 기공을 갖도록 한 것이 특징이다.As an example of such a porous scaffold, a medical scaffold is implanted in vivo for the purpose of tissue regeneration, and a scaffold made of a biodegradable polymer may be mainly used for bone tissue and cartilage tissue. At this time, in order to promote tissue regeneration, cells such as stem cells penetrate and adhere to the inside of the scaffold for proliferation and/or differentiation, and growth factors, including nutrients for proliferation and/or differentiation, as well as cell entry and exit. It is important that the supply of materials such as etc. is easily accessible. Therefore, it is preferable that the scaffold used for this has a size and shape suitable for the site to be implanted, as well as pores of an appropriate size that pass from its surface to the inside. In the present invention, the scaffold is manufactured by printing in a 3D modeled form, but it is based on a thermosetting biodegradable polymer and uses a filament containing a foaming agent in a predetermined content to have an input shape when output through a high-temperature nozzle. It is characterized by having pores that are connected from the surface to the inside through decomposition of the blowing agent.

구체적으로, 본 발명에 따른 스캐폴드의 제조방법에 있어서, 상기 기공은 평균 직경 10 내지 100 μm의 크기를 가질 수 있다. 이러한 기공은 출력시 노즐의 온도에 의한 발포제의 분해에 따른 기체 방출에 의해 형성될 수 있다. 본 발명에 사용하는 FDM 방식의 3D 프린터는 해상도가 구동에 용이하나 해상도가 높지 않은 바, 3D 모델링을 통해 이와 같이 수십 μm 수준의 작은 크기의 기공을 구현하는 것은 어려울 수 있다. 나아가, 본 발명의 스캐폴드는 상기 제3단계의 출력시 프린터 모델링을 통해 보다 큰 규모의 추가적인 기공을 갖도록 고안될 수 있다.Specifically, in the method of manufacturing a scaffold according to the present invention, the pores may have an average diameter of 10 to 100 μm. These pores may be formed by gas evolution due to decomposition of the blowing agent due to the temperature of the nozzle during output. The FDM type 3D printer used in the present invention is easy to drive, but the resolution is not high. Therefore, it may be difficult to implement pores of a small size of several tens of μm through 3D modeling. Furthermore, the scaffold of the present invention may be designed to have additional pores of a larger scale through printer modeling during the output of the third step.

한편, 상기 제2단계는 발포제의 분해 온도 이하에서 수행할 수 있다. 이때, 상기 발포제로는 고분자의 녹는점 이상의 온도에서 분해되는 물질을 선택할 수 있다.On the other hand, the second step may be carried out below the decomposition temperature of the blowing agent. In this case, as the foaming agent, a material that decomposes at a temperature equal to or higher than the melting point of the polymer may be selected.

예컨대, 생체용 대체물질로 사용하기 위해 스캐폴드는 여러가지 필수적인 특성들을 만족시켜야 하며 그 대표적인 특징들로는 1) 생분해성 및 비독성, 2) 구조적 안정성, 3) 낮은 면역 반응성, 4) 혈전 형성 억제, 5) 친수성, 6) 생체적합성 등이 있다. 본 발명에서는, 이를 만족하는 의료용 스캐폴드를 제조하기 위해 화학적 가수분해형 생분해성 고분자를 사용하였다.For example, in order to be used as a biomaterial, the scaffold must satisfy various essential properties, and its representative features include 1) biodegradability and non-toxicity, 2) structural stability, 3) low immune reactivity, 4) inhibition of thrombus formation, 5 ) Hydrophilicity, 6) biocompatibility, etc. In the present invention, a chemical hydrolyzable biodegradable polymer was used to prepare a medical scaffold that satisfies this.

예컨대, 상기 열경화성 생분해성 고분자로는 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate; PBS), 폴리락트산(polylactic acid; PLA), 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylene adipate-co-terephthalate); PBAT), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리디옥사논(polydioxanone), 폴리(β-하이드록시부티레이트)(poly(β-hydroxybutyrate)), 폴리(하이드록시발레레이트)(poly(hydroxyvalerate)), 폴리(ε-카프로락톤)(poly(ε-caprolactone)), 폴리글리콜산, 폴리(DETOSU-1,6HD-t-CDM 오르소에스테르), 폴리(DTE 카보네이트), 폴리(메틸 2-시아노아실레이트), 폴리[(p-메틸 페녹시)(에틸 글리시네이토) 포스파젠] 또는 폴리(비스(p-카르복시페녹시)프로판-세바식산)을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, as the thermosetting biodegradable polymer, polybutylene succinate (PBS), polylactic acid (PLA), poly(butylene adipate-co-terephthalate) (poly(butylene adipate-co- terephthalate); PBAT), polyethylene (PE), polydioxanone, poly(β-hydroxybutyrate)), poly(hydroxyvalerate) (poly(hydroxyvalerate) ), poly(ε-caprolactone) (poly(ε-caprolactone)), polyglycolic acid, poly(DETOSU-1,6HD-t-CDM orthoester), poly(DTE carbonate), poly(methyl 2-cya Noacylate), poly[(p-methylphenoxy)(ethyl glycinato)phosphazene] or poly(bis(p-carboxyphenoxy)propane-sebacic acid) alone or in combination of two or more However, it is not limited thereto.

본 발명에서 "고분자의 녹는점"은 순수한 고분자의 녹는점일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 고분자의 경우 2종 이상의 고분자가 혼합된 상태이거나, 본 발명에서의 발포제와 같이 첨가제를 포함하는 경우 이의 녹는 점은 변화할 수 있다. 따라서, 상기 고분자의 녹는점은 순수한 고분자의 녹는점은 물론 이에 첨가된 물질에 의해 변경된 녹는점을 모두 포함할 수 있다.In the present invention, the "melting point of a polymer" may be a melting point of a pure polymer, but is not limited thereto. For example, in the case of a polymer, when two or more kinds of polymers are mixed, or when an additive is included, such as the foaming agent in the present invention, the melting point thereof may be changed. Therefore, the melting point of the polymer may include both the melting point of the pure polymer as well as the melting point changed by the material added thereto.

예컨대, 개방형 기공을 형성하고자 하는 경우, 상기 열경화성 생분해성 고분자로는 용융상태에서 5 내지 100 J/K의 열용량을 갖는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 용융상태에서 열용량이 5 J/K 미만인 고분자를 사용하는 경우, 용융상태에서 점도가 낮아지고 이로 인해 공정 속도가 낮아지며, 발포제의 분해에 따른 가스 방출에 의한 고분자 멜트 내 기공 형성이 저해될 수 있으며, 100 J/K 초과인 경우에는 고분자에 의한 열흡수가 많아 상대적으로 발포제로의 열전달이 지연되며, 이에 따라 스캐폴드 내부로부터 미세 기공을 형성하는 발포제의 분해를 저해 또는 지연시켜 기공의 형태가 붕괴되며 표면까지 연결되는 열린 채널 형태의 기공을 형성하기 어려울 수 있다. 상기 열린 채널 형태의 기공은 표면까지 연결되어 물질의 출입이 가능한 형태를 의미하는 것일 뿐, 이들 기공이 서로 연결되어야 함을 의미하는 것은 아니며, 이들 기공은 스캐폴드의 구조 자체를 붕괴시키지 않는 한, 스캐폴드의 내부에서 서로 연결 또는 교차될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, in the case of forming open pores, it is preferable to select the thermosetting biodegradable polymer having a heat capacity of 5 to 100 J/K in a molten state. In the case of using a polymer with a heat capacity of less than 5 J/K in the molten state, the viscosity in the molten state decreases, thereby lowering the process speed, and the formation of pores in the polymer melt due to gas evolution due to decomposition of the blowing agent may be inhibited. In the case of more than 100 J/K, heat transfer to the foaming agent is relatively delayed due to the large amount of heat absorption by the polymer. Accordingly, the shape of the pores collapses by inhibiting or delaying the decomposition of the foaming agent forming micropores from the inside of the scaffold. It can be difficult to form pores in the form of open channels that reach the surface. The pores in the form of open channels are only meant to be connected to the surface so that the material can enter and exit, but it does not mean that these pores must be connected to each other. As long as these pores do not destroy the structure of the scaffold itself, They may be connected or cross each other inside the scaffold, but the present invention is not limited thereto.

나아가, 상기 열경화성 생분해성 고분자는 210℃에서 2.5 내지 30 g/10 min의 용융지수(melt flow index; MI)를 갖는 물질로부터 선택된 것일 수 있다. 예컨대, 고분자의 용융지수가 2.5 g/10 min 미만으로 낮은 경우 높은 점성으로 인해 발포제의 발포 효율이 저하될 수 있다. 한편, 고분자의 용융지수가 30 g/10 min 초과인 경우 고분자의 점성이 너무 낮아 발포제에 의해 형성된 기공을 유지하기 어려울 수 있다.Further, the thermosetting biodegradable polymer may be selected from materials having a melt flow index (MI) of 2.5 to 30 g/10 min at 210°C. For example, when the melt index of the polymer is as low as 2.5 g/10 min, the foaming efficiency of the foaming agent may decrease due to high viscosity. On the other hand, when the melt index of the polymer is more than 30 g/10 min, the viscosity of the polymer is too low, and it may be difficult to maintain the pores formed by the foaming agent.

예컨대, 상기 발포제는 이의 분해 온도 이상의 온도, 예를 들어 프린터 노즐 온도에서 분해되어 가스를 방출하는, 가스체적 100 내지 350 mL/g의 물질일 수 있다. 100 mL/g 미만의 가스체적을 갖는 발포제를 사용하는 경우에는 원하는 크기 및/또는 기공도의 미세구조를 형성하기 어려울 수 있고, 350 mL/g 초과의 가스체적을 갖는 발포제를 사용하는 경우에는 기공의 크기가 필요 이상으로 커지거나 기공도가 높아지며 이에 따라 형성된 기공 구조가 쉽게 붕괴될 수 있다.For example, the foaming agent may be a material having a gas volume of 100 to 350 mL/g, which is decomposed at a temperature above its decomposition temperature, for example, a printer nozzle temperature to release gas. When using a foaming agent having a gas volume of less than 100 mL/g, it may be difficult to form a microstructure of a desired size and/or porosity. When using a foaming agent having a gas volume of more than 350 mL/g, the pores The size of the pore becomes larger than necessary or the porosity increases, and thus the formed pore structure may be easily collapsed.

상기 발포제로는 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 개질된 아조디카본아미드(modified azodicarbonamide), p-톨루엔설포닐 세미카바자이드(p-toluenesulfonyl semicarbazide), p-톨루엔설포닐 하이드라자이드(p-toluenesulfonyl hydrazide), p-톨루엔설포닐 아세톤하이드라자이드(p-toluenesulfonyl acetone hydrazide), 5-페닐테트라졸(5-phenyltetrazole), 소듐 바이카보네이트(sodium bicarbonate) 또는 이들을 조합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 발포제는 130 내지 250℃ 범위에서 분해되어 기체를 발생하는 물질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 구체적으로 130℃ 미만의 저온에 분해온도를 갖는 발포제는 고온의 노즐을 통과하면서 쉽게 분해 및 발포되어 기공형성을 제어하기 어려울 수 있다. 반면, 250℃ 초과의 고온에 분해온도를 갖는 발포제는 설정된 노즐의 온도에서 발포가 어렵거나, 발포를 위해 노즐의 온도를 상당히 높여야 하는 번거로움이 발생할 수 있다. 상기 개질된 아조디카본아미드는 발포 공정 중 조기 발포 현상을 제어할 수 있도록 비닐기를 더 포함하도록 개질된 물질일 수 있으며, 이와 같은 개질에 의해 조절된 분해 온도를 갖는 물질일 수 있다. 예컨대, 아조디카본아미드의 경우 180 내지 205℃에서 분해되나, 비닐기를 갖도록 개질된 아조디카본아미드의 경우 140 내지 160℃의 보다 낮은 온도에서 분해되는 특성을 갖는다.Examples of the foaming agent include azodicarbonamide, modified azodicarbonamide, p-toluenesulfonyl semicarbazide, p-toluenesulfonyl hydrazide, p-toluenesulfonyl hydrazide), p-toluenesulfonyl acetone hydrazide, 5-phenyltetrazole, sodium bicarbonate, or a combination thereof, but is not limited thereto. . For example, the foaming agent may be a material that is decomposed in the range of 130 to 250° C. to generate gas, but is not limited thereto. Specifically, the foaming agent having a decomposition temperature at a low temperature of less than 130° C. is easily decomposed and foamed while passing through a high-temperature nozzle, so that it may be difficult to control pore formation. On the other hand, the foaming agent having a decomposition temperature at a high temperature of more than 250° C. may cause difficulty in foaming at a set nozzle temperature, or the trouble of having to significantly increase the temperature of the nozzle for foaming. The modified azodicarbonamide may be a material modified to further include a vinyl group so as to control an early foaming phenomenon during the foaming process, and may be a material having a decomposition temperature controlled by such modification. For example, azodicarbonamide decomposes at 180 to 205°C, but azodicarbonamide modified to have a vinyl group decomposes at a lower temperature of 140 to 160°C.

예컨대, 본 발명에 따른 다공성 스캐폴드의 제조방법에 있어서, 이에 사용되는 필라멘트는 상기 발포제를 필라멘트의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10wt%로 포함할 수 있다. 필라멘트 중 발포제의 함량이 0.1wt% 미만인 경우 원하는 수준의 크기 및/또는 기공도의 미세 기공 예컨대, 100 μm의 기공을 형성하기 어려울 수 있으며, 발포제의 함량이 10wt%를 초과하는 경우 과다한 기공 형성으로 스캐폴드의 구조를 유지하기 어려울 수 있다.For example, in the method of manufacturing a porous scaffold according to the present invention, the filament used therein may include 0.1 to 10 wt% of the foaming agent based on the total weight of the filament. If the content of the foaming agent in the filament is less than 0.1 wt%, it may be difficult to form fine pores of a desired size and/or porosity, such as 100 μm, and when the content of the foaming agent exceeds 10 wt%, it may be difficult to form excessive pores. It can be difficult to maintain the structure of the scaffold.

상기 제3단계에서 프린터 노즐의 온도는 구체적으로 180 내지 230℃ 범위에서 선택되는 온도일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 노즐의 온도가 높을 수록 발포제의 분해에 용이하며, 이에 따라 누적 가스 방출량을 증가시킬 수 있으나, 일정 수준 이상으로 높아지는 경우 오히려 발포 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 고분자의 녹는점은 물론 발포제의 분해온도를 동시에 고려하여 적절히 선택할 수 있다.In the third step, the temperature of the printer nozzle may be specifically selected from 180 to 230°C, but is not limited thereto. The higher the temperature of the nozzle, the easier it is to decompose the foaming agent, and accordingly, the cumulative gas emission amount can be increased, but if the temperature is higher than a certain level, the foaming efficiency may be lowered. Therefore, as described above, the melting point of the polymer as well as the decomposition temperature of the foaming agent can be considered at the same time and appropriately selected.

상기 필라멘트는 1.7 내지 1.8 mm의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다. 다만, 상기 예시한 필라멘트의 규격은 FDM 프린터를 사용하는 방법임을 고려하여 제안된 것으로, 현재 상용화된 FDM 3D 프린터의 규격에 적합하도록 약 1.75 mm의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 기기의 규격이 변경되는 경우 이의 허용되는 오차 범위 이내에서 필라멘트의 규격 역시 이에 맞추어 적절히 변경할 수 있음은 당업자에 자명하다.The filament preferably has an average diameter of 1.7 to 1.8 mm, but is not limited thereto. However, the standard of the filament exemplified is proposed in consideration of the method of using the FDM printer, and it is preferable to have a diameter of about 1.75 mm to meet the standard of the currently commercialized FDM 3D printer. However, it is obvious to those skilled in the art that when the standard of the device is changed, the standard of the filament can also be appropriately changed within the allowable error range thereof.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 의료용 다공성 스캐폴드를 제공한다.As another aspect, the present invention provides a medical porous scaffold manufactured by the above method.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 제조된 스캐폴드는 세포 및/또는 물질의 출입에 유리하도록 표면으로부터 내부로 통하는 다양한 크기의 기공을 보유하는 바, 조직 재생을 위한 이식체로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the scaffold prepared by the method of the present invention can be usefully used as an implant for tissue regeneration, as it has pores of various sizes that pass from the surface to the inside so as to facilitate the entry of cells and/or materials. .

본 발명에 따른, 열용량을 고려하여 선택한 고분자와 소정의 함량으로 혼합된 발포제를 함유하도록 미리 결정된 온도에서 혼합하여 준비한 3D 프린터용 필라멘트를 사용하는 의료용 스캐폴드의 제조방법은 상기 필라멘트를 공급하면서 노즐의 온도를 일정 수준으로 유지하면서 출력하는 간단한 단일 과정의 공정을 통해 조절된 크기의 형태의 기공을 갖는 다공성 스캐폴드를 제공할 수 있다.According to the present invention, a method for manufacturing a medical scaffold using a 3D printer filament prepared by mixing at a predetermined temperature to contain a polymer selected in consideration of heat capacity and a foaming agent mixed in a predetermined amount A porous scaffold having pores of a controlled size can be provided through a simple single step of outputting while maintaining the temperature at a certain level.

도 1은 본 발명에 따른 발포성 필라멘트를 이용한 3D 프린팅에 의한 의료용 다공성 스캐폴드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 생분해성 고분자로 폴리락트산을, 발포제로 아조디카본아미드를 포함하는 필라멘트의 발포제 함량에 따른 DSC 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 생분해성 고분자로 폴리락트산을, 발포제로 아조디카본아미드를 포함하는 필라멘트를 3D 프린터로 출력하여 모노 필라멘트 형태로 제조한 스캐폴드의 발포제 함량에 따른 단면 및 표면의 FE-SEM 분석 결과를 나타낸 도이다. (a)와 (b)는 발포제 함량 1wt%의 필라멘트로 제조한 스캐폴드의 단면과 표면을, (c)와 (d) 및 (e)와 (f)는 각각 발포제 함량 3wt% 및 5wt%의 필라멘트로 제조한 스캐폴드의 단면과 표면을 나타낸다.
도 4는 3D 프린터 노즐 온도에 따른 기공 형성 특성을 FE-SEM으로 분석한 결과를 나타낸 도이다. 생분해성 고분자로 폴리락트산을, 발포제로 아조디카본아미드를 1wt% 함량으로 포함하는 필라멘트를 사용하였으며, 좌측은 노즐의 온도를 발포제의 분해 온도보다 낮은 165℃로, 우측은 205℃로 조절하여 출력한 스캐폴드의 단면을 나타낸다.
도 5는 생분해성 고분자로 폴리락트산을, 발포제로 아조디카본아미드를 1wt% 함량으로 포함하는 필라멘트를 사용하여 벌크형으로 출력한 스캐폴드의 단면 기공 특성을 FE-SEM으로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 3D 프린팅 모델링을 통해 충진 밀도를 조절하여 매크로 기공 패턴을 형성한 구조물의 예를 나타낸 도이다.
도 7은 3D 프린팅 모델링을 통해 충진 밀도를 100%, 80% 및 60%로 조절하여 제조한 다공성 스캐폴드(각각 D100, D80 및 D60으로 표기)의 표면을 FE-SEM으로 분석한 결과를 나타낸 도이다. 대조군으로는 상용 PLA 필라멘트를 사용하여 충진 밀도 100%로 출력한 구조물(Neat PLA로 표기)을 사용하였다.
도 8은 3D 프린팅 모델링을 통해 충진 밀도를 100%로, 즉 벌크형으로 출력한 다공성 스캐폴드의 단면을 FE-SEM으로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 9는 3D 프린팅으로 제조한 다공성 스캐폴드의 충진 밀도에 따른 기공 특성을 수은 침투를 이용한 기공도 측정법(Hg-porosimetry)으로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명에 따른 발포성 필라멘트에 사용되는 생분해성 고분자 수지의 종류에 따른 DSC 분석 결과를 나타낸 도이다. 상기 고분자 수지로는 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate; PBS), 폴리락트산(polylactic acid; PLA) 및 폴리부틸렌 석시네이트 대신에 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylene adipate-co-terephthalate); PBAT)를 사용하였다.
도 11은 생분해성 고분자로 각각 PE, PBS, PLA 및 PBAT를, 발포제로 아조디카본아미드를 포함하는 필라멘트를 3D 프린팅하여 제조한 벌크형 스캐폴드의 단면을 SEM으로 분석한 결과를 나타낸 도이다.
1 is a diagram schematically showing a method of manufacturing a medical porous scaffold by 3D printing using a foamable filament according to the present invention.
2 is a view showing the DSC analysis results according to the content of the foaming agent of the filament containing polylactic acid as a biodegradable polymer according to the present invention and azodicarbonamide as a foaming agent.
Figure 3 is a cross-section and surface FE- according to the content of the foaming agent of the scaffold prepared in the form of a monofilament by printing a filament containing polylactic acid as a biodegradable polymer according to the present invention and azodicarbonamide as a foaming agent by a 3D printer. It is a diagram showing the results of SEM analysis. (a) and (b) are the cross-section and surface of the scaffold made of a filament having a foaming agent content of 1 wt%, and (c) and (d) and (e) and (f) are the foaming agent contents of 3 wt% and 5 wt%, respectively. The cross section and surface of a scaffold made of filaments are shown.
4 is a view showing the result of analyzing the pore formation characteristics according to the 3D printer nozzle temperature by FE-SEM. A filament containing polylactic acid as a biodegradable polymer and 1 wt% of azodicarbonamide as a blowing agent was used, and the temperature of the nozzle on the left was adjusted to 165°C lower than the decomposition temperature of the blowing agent, and on the right to 205°C. A cross section of a scaffold is shown.
FIG. 5 is a diagram showing the results of analyzing cross-sectional pore characteristics of a scaffold output in a bulk form using a filament containing polylactic acid as a biodegradable polymer and azodicarbonamide in a content of 1 wt% as a blowing agent by FE-SEM .
6 is a diagram showing an example of a structure in which a macropore pattern is formed by controlling a filling density through 3D printing modeling.
7 is a diagram showing the results of analyzing the surface of a porous scaffold (denoted as D100, D80 and D60, respectively) prepared by adjusting the filling density to 100%, 80% and 60% through 3D printing modeling with FE-SEM to be. As a control, a structure printed with a filling density of 100% using a commercial PLA filament (denoted as Neat PLA) was used.
FIG. 8 is a diagram showing the results of analyzing a cross section of a porous scaffold outputted in a bulk form with a filling density of 100% through 3D printing modeling using FE-SEM.
FIG. 9 is a diagram showing the results of analyzing the pore characteristics according to the packing density of a porous scaffold prepared by 3D printing by a porosity measurement method (Hg-porosimetry) using mercury penetration.
10 is a view showing the DSC analysis results according to the type of biodegradable polymer resin used in the foamable filament according to the present invention. The polymer resin includes polyethylene (PE), polybutylene succinate (PBS), polylactic acid (PLA), and poly(butylene adipate-co-tere) instead of polybutylene succinate. Phthalate) (poly(butylene adipate-co-terephthalate); PBAT) was used.
FIG. 11 is a diagram showing the results of analyzing a cross section of a bulk scaffold prepared by 3D printing a filament containing PE, PBS, PLA, and PBAT as a biodegradable polymer and azodicarbonamide as a foaming agent, respectively, by SEM.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예Example 1: FDM 3D 프린터용 발포성 필라멘트의 제조 1 1: Preparation of FDM 3D printer foamable filament 1

폴리락트산(polylactic acid; PLA) 펠렛 99 g과 발포제로서 아조디카본아미드(azodicarbonamide; ADA) 파우더 1 g을 혼합한 후, 단일 압축기(single extruder)를 이용하여 180℃에서 50 rpm으로 균일하게 블렌딩하여 FDM 3D 프린터용 필라멘트를 제조하였다(직경: 1.75 mm).After mixing 99 g of polylactic acid (PLA) pellets and 1 g of azodicarbonamide (ADA) powder as a blowing agent, and uniformly blending at 180° C. at 50 rpm using a single extruder A filament for an FDM 3D printer was prepared (diameter: 1.75 mm).

실시예Example 2: FDM 3D 프린터용 발포성 필라멘트의 제조 2 2: Preparation of FDM 3D printer foamable filament 2

폴리락트산과 아조디카본아미드 사용량을 각각 97 g 및 3 g으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필라멘트를 제조하였다.A filament was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amounts of polylactic acid and azodicarbonamide were changed to 97 g and 3 g, respectively.

실시예Example 3: FDM 3D 프린터용 발포성 필라멘트의 제조 3 3: Preparation of FDM 3D printer foamable filament 3

폴리락트산과 아조디카본아미드 사용량을 각각 95 g 및 5 g으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필라멘트를 제조하였다.A filament was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amounts of polylactic acid and azodicarbonamide were changed to 95 g and 5 g, respectively.

실시예Example 4: FDM 3D 프린터용 발포성 필라멘트의 제조 4 4: Preparation of foamable filament for FDM 3D printer 4

발포제로서 아조디카본아미드 대신에 비닐기를 포함하도록 개질된 아조디카본아미드(modified azodicarbonamide)(금양)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 필라멘트를 제조하였다.A filament was prepared in the same manner as in Example 3, except that modified azodicarbonamide (Geumyang) was used instead of azodicarbonamide as a foaming agent.

실시예Example 5: FDM 3D 프린터용 발포성 필라멘트의 제조 5 5: Preparation of foamable filament for FDM 3D printer 5

발포제로서 아조디카본아미드 대신에 p-톨루엔설포닐세미카바자이드(p-toluenesulfonyl semicarbazide, PTSS)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 필라멘트를 제조하였다.A filament was prepared in the same manner as in Example 3, except that p-toluenesulfonyl semicarbazide (PTSS) was used instead of azodicarbonamide as a blowing agent.

실험예Experimental example 1: 필라멘트의 물성 분석 1: Analysis of filament properties

상기 실시예 1 내지 5 따라 제조한 필라멘트에 대해 ASTM D882에 의거하여 인장시험을 진행하였다. 그 결과, MD 방향에서 104.5 내지 115.5 KPa, TD 방향에서 137.9 내지 152.1 KPa의 인장강도 및 160%의 파산신도를 나타내었다.A tensile test was performed on the filaments prepared according to Examples 1 to 5 according to ASTM D882. As a result, it exhibited a tensile strength of 104.5 to 115.5 KPa in the MD direction, 137.9 to 152.1 KPa in the TD direction, and an elongation at break of 160%.

실시예Example 6 내지 6 to 10: 3D10: 3D 프린터를 이용한 다공성 Porosity using printer 스캐폴드의Scaffold 제조 Produce

상기 실시예 1 내지 5에 따라 제조한 필라멘트를 Edison Multi 3D 프린터(ROKIT사)에 공급하고 출력하여 스캐폴드를 제조하였다. 이때, 3D 프린터 노즐의 온도는 205℃ 이상으로 유지하였다. 출력 결과물은 모폴로지의 영향이 없도록 냉각시켜 회수하였다.The filaments prepared according to Examples 1 to 5 were supplied to an Edison Multi 3D printer (ROKIT) and printed to prepare a scaffold. At this time, the temperature of the 3D printer nozzle was maintained at 205°C or higher. The output result was recovered by cooling so that there was no influence of morphology.

실험예Experimental example 2: 발포제의 종류에 따른 2: According to the type of blowing agent 스캐폴드의Scaffold 물성 분석 Property analysis

발포제의 종류에 따른 효과를 확인하고자, 먼저 상기 실시예 6 내지 10에 따라 제조한 스캐폴드에 사용된 발포제들의 물성을 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In order to check the effect according to the type of foaming agent, first, the physical properties of the foaming agents used in the scaffolds prepared according to Examples 6 to 10 were analyzed, and the results are shown in Table 1 below.

발포제blowing agent 외관Exterior 분해온도(℃)Decomposition temperature(℃) 가스체적(mL/g)Gas volume (mL/g) 아조디카본아미드
(실시예 8)
Azodicarbonamide
(Example 8)
파인 옐로우 파우더Fine Yellow Powder 200 내지 205200 to 205 263 내지 322263 to 322
개질된 아조디카본아미드
(실시예 9)
Modified azodicarbonamide
(Example 9)
파인 옐로우 파우더Fine Yellow Powder 140 내지 160140 to 160 175 내지 195175 to 195
p-톨루엔설포닐세미카바자이드
(실시예 10)
p-toluenesulfonyl semicarbazide
(Example 10)
파인 옐로우 파우더Fine Yellow Powder 228 내지 232228 to 232 115 내지 155115 to 155

실험예Experimental example 3: 필라멘트의 발포제 함량에 따른 3: according to the content of the filament foaming agent 스캐폴드의Scaffold DSCDSC 분석 analysis

상기 실시예 6 내지 10에 따라 제조한 스캐폴드를 시차주사열계량법(differential scanning calorimetry; DSC)으로 분석하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 필라멘트 중 고분자 수지에 대한 발포제의 함량이 증가할수록(실시예 1로부터 3으로), 첨가제로 인해 유리전이온도(Tg) 및 녹는점(Tm)과 같은 매트릭스 고분자의 열적 특성이 감소하는 것을 확인하였으며, 나아가 발포제의 함량이 증가함에 따라 분산도는 점차 증가하는 것을 확인하였다.The scaffolds prepared according to Examples 6 to 10 were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), and the results are shown in FIG. 2. As shown in Figure 2, as the content of the foaming agent for the polymer resin in the filament increases (from Examples 1 to 3), the matrix polymer such as the glass transition temperature (T g ) and the melting point (T m ) due to the additive It was confirmed that the thermal properties decreased, and furthermore, it was confirmed that the dispersion degree gradually increased as the content of the blowing agent increased.

실험예Experimental example 4: 모노 필라멘트(mono filament) 형태로 프린트된 다공성 4: Porosity printed in the form of a mono filament 스캐폴드의Scaffold 단면 및 표면 분석 Section and surface analysis

상기 실시예 6 내지 8에 따라 필라멘트 형태로 프린트한 다공성 스캐폴드의 단면 및 표면을 FE-SEM으로 관찰하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3의 이미지를 분석한 결과, 프린트된 스캐폴드에는 직경 45 내지 220 μm 크기의 기공이 랜덤하게 형성되었음을 확인하였다. 한편, 프린트된 모노 필라멘트 형태의 스캐폴드는 약 450 μm의 직경을 갖는 것으로 확인되었다. 또한, 실시예 6 내지 8에 따라 각각 고분자에 대해 각각 1wt%, 3wt% 및 5wt%로 발포제를 함유하는 필라멘트를 사용하여 제조한 스캐폴드에 대한 표면 이미지로부터 필라멘트 중의 발포제 함량이 증가함에 따라 표면까지 연장된 기공이 많아지는 것을 확인하였다. 최종적으로 생체 내 이식체로 사용하기 위한 의료용 스캐폴드를 제공하는 것을 목적으로 하는 바, 물질 및/또는 세포의 출입이 용이하도록 표면까지 연장된 또한, 서로 연결된 적정 수준의 기공을 갖는 것은 중요한 요소이다.The cross section and surface of the porous scaffold printed in the form of filaments according to Examples 6 to 8 were observed with FE-SEM, and the results are shown in FIG. 3. As a result of analyzing the image of FIG. 3, it was confirmed that pores having a diameter of 45 to 220 μm were randomly formed in the printed scaffold. Meanwhile, the printed monofilament-shaped scaffold was confirmed to have a diameter of about 450 μm. In addition, according to Examples 6 to 8, from the surface image of the scaffold prepared using filaments containing a foaming agent at 1 wt%, 3 wt%, and 5 wt%, respectively, for the polymer, to the surface as the content of the foaming agent in the filament increased. It was confirmed that the prolonged pores increased. Finally, it is an important element to have an appropriate level of pores that extend to the surface and are connected to each other so as to facilitate entry and exit of substances and/or cells, as an object of providing a medical scaffold for use as an in vivo implant.

비교예Comparative example 1: 저온 프린팅에 의한 1: by low temperature printing 스캐폴드의Scaffold 제조 Produce

상기 실시예 6과 동일한 방법으로 스캐폴드를 제조하되, 노즐의 온도를 발포제의 분해 온도보다 낮은 165℃로 낮추어 프린트하였다.A scaffold was manufactured in the same manner as in Example 6, but the temperature of the nozzle was lowered to 165° C. lower than the decomposition temperature of the foaming agent and printed.

실험예Experimental example 5: 3D5: 3D 프린터 노즐 온도에 따른 기공 형성 특성 분석 Analysis of pore formation characteristics according to printer nozzle temperature

상기 실시예 6 및 비교예 1에 따라, 프린터의 노즐 온도만을 달리하여 제조한, 다공성 스캐폴드의 기공 형성 특성을 FE-SEM으로 분석하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4의 좌측에 나타난 바와 같이, 필라멘트에 함유된 발포제인 아조디카본아미드의 분해 온도보다 낮은 165℃에서 출력한 경우, 기공이 미처 형성되지 못하였으나, 도 4의 우측에 나타난 바와 같이, 최적 분해 온도인 205℃에서 출력한 경우, 단면 및 표면에 기공이 형성된 것을 확인하였다.According to Example 6 and Comparative Example 1, the pore-forming characteristics of the porous scaffold prepared by varying only the nozzle temperature of the printer were analyzed by FE-SEM, and the results are shown in FIG. 4. As shown on the left side of FIG. 4, when output at 165° C. lower than the decomposition temperature of azodicarbonamide, the foaming agent contained in the filament, pores were not yet formed, but as shown on the right side of FIG. 4, optimal decomposition When outputting at a temperature of 205°C, it was confirmed that pores were formed in the cross section and the surface.

실험예Experimental example 6: 6: 벌크형Bulk 스캐폴드의Scaffold 단면 기공 특성 분석 Analysis of section pore characteristics

상기 실시예 6과 동일한 방법으로 스캐폴드를 제조하되 반복하여 수행함으로써 모노 필라멘트 형태가 아닌 벌크형으로 제조하고, 이의 단면을 FE-SEM으로 분석하여 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에 나타난 바와 같이, 내부에는 60 내지 210 μm 크기의 기공이 랜덤에서 형성되었으며, 각 층의 직경은 약 400 μm였다.A scaffold was prepared in the same manner as in Example 6, but was repeatedly performed to produce a bulk type instead of a monofilament type, and the cross-section thereof was analyzed by FE-SEM, and the results are shown in FIG. 5. As shown in FIG. 5, pores having a size of 60 to 210 μm were randomly formed inside, and the diameter of each layer was about 400 μm.

실시예Example 11 내지 13: 11 to 13: 충진밀도가Filling density 조절된 이중 기공 Controlled double pore 스캐폴드의Scaffold 제조 Produce

폴리락트산 펠렛 200 g과 아조디카본아미드 파우더 10 g을 혼합(5 phr)한 후, 단일 압축기를 이용하여 180℃에서 300 rpm으로 균일하게 블렌딩하여 FDM 3D 프린터용 필라멘트를 제조하였다(직경: 1.75 mm).200 g of polylactic acid pellets and 10 g of azodicarbonamide powder were mixed (5 phr), and then uniformly blended at 180° C. at 300 rpm using a single compressor to prepare a filament for an FDM 3D printer (diameter: 1.75 mm). ).

이와 같이 준비한 필라멘트를 Edison Multi 3D 프린터에 공급하고 노즐의 온도를 205℃로 유지하면서 출력하여 스캐폴드를 제조하였다. 이때, 3D 프린팅 모델링을 통해 충진 밀도(fill density)가 각각 100%(PLA03 D100), 80%(PLA03 D80) 및 60%(PLA03 D60)로 조절된 매크로 기공 구조의 스캐폴드(10 mm×10 mm×3 mm)를 제조하였다. 출력 결과물은 모폴로지의 영향이 없도록 냉각시켜 회수하였다.The prepared filament was supplied to an Edison Multi 3D printer, and a scaffold was manufactured by printing while maintaining the nozzle temperature at 205°C. At this time, through 3D printing modeling, the fill density is adjusted to 100% (PLA03 D100), 80% (PLA03 D80), and 60% (PLA03 D60), respectively, with a macroporous scaffold (10 mm × 10 mm). ×3 mm) was prepared. The output result was recovered by cooling so that there was no influence of morphology.

실험예Experimental example 7: 7: 충진Filling 밀도에 따른 이중 기공 Double pores according to density 스캐폴드의Scaffold 기공 특성 분석 Analysis of pore characteristics

3D 프린팅 모델링을 통해 충진 밀도를 제어하여 제조한 스캐폴드의 예를 도 6에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 11 내지 13에 따라 발포제를 포함하는 필라멘트로 제조한, 충진 밀도 100%, 80% 및 60%의 스캐폴드의 표면 형태를 FE-SEM으로 관찰하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. 비교를 위하여 순수 PLA 만을 포함하는, 즉 발포제를 불포함하는 상용 PLA 필라멘트를 이용하여 동일한 방법으로 충진 밀도 100%의 스캐폴드를 제조하고(Neat PLA), 동일한 방법으로 비교하여 관찰하였다. 도 7에 나타난 바와 같이, 상용 PLA 필라멘트를 사용한 경우, 100% 충진 밀도로 제조됨으로 인해 매크로 기공을 갖지 않을 뿐만 아니라 표면으로 드러난 미세 기공도 전혀 관찰되지 않았다. 반면, 본 발명의 발포체를 포함하는 필라멘트로 제조된 실시예 13 내지 15의 스캐폴드는 3D 프린팅 모델링에 의해 조절된 충진 밀도에 따라 구현되는 패턴 및 크기의 매크로 기공을 가질 뿐만 아니라, 프린팅 과정 동안 발포제의 분해에 의해 형성된 스캐폴드의 표면 및 내부로 연결되는 마이크로 수준의 기공을 갖는 이중 기공 구조를 나타내었다. 예를 들어, 충진 밀도 60%의 시료(PLAO3 D60)의 경우, 3D 프린팅 모델링을 통해 구현된 200 내지 300 μm 크기의 매크로 기공이 도입되었으며, 표면 관찰을 통해 확인된 바와 같이, 40 내지 70 μm 크기의 미세 기공을 추가로 갖는 것을 확인하였다. 이러한 미세 기공은 충진 밀도와 무관하게 충진 밀도 100% 및 80%의 시료에서도 유사한 패턴으로 형성되었다.An example of a scaffold manufactured by controlling the filling density through 3D printing modeling is shown in FIG. 6. In addition, the surface morphology of the scaffold having a filling density of 100%, 80% and 60%, prepared with a filament containing a foaming agent according to Examples 11 to 13 was observed with FE-SEM, and the results are shown in FIG. Done. For comparison, a scaffold having a filling density of 100% was prepared by the same method using a commercial PLA filament containing only pure PLA, that is, without a foaming agent (Neat PLA), and compared and observed by the same method. As shown in FIG. 7, when a commercial PLA filament was used, not only did not have macropores, but also micropores exposed to the surface were not observed at all because it was manufactured at 100% filling density. On the other hand, the scaffolds of Examples 13 to 15 made of filaments containing the foam of the present invention not only have macropores of patterns and sizes implemented according to the filling density controlled by 3D printing modeling, but also have a foaming agent during the printing process. It showed a double pore structure with micro-level pores connected to the surface and the interior of the scaffold formed by the decomposition of For example, in the case of a sample with a packing density of 60% (PLAO3 D60), macro pores of 200 to 300 μm size implemented through 3D printing modeling were introduced, and as confirmed through surface observation, 40 to 70 μm size It was confirmed to have additional micropores. These micropores were formed in a similar pattern in samples of 100% and 80% filling density regardless of the filling density.

한편 대표적인 예로써, 실시예 11에 따라 발포제를 함유하는 필라멘트를 공급하여 충진 밀도 100%로 출력한 즉, 벌크형의 스캐폴드를 액체질소를 이용하여 절단하고 그 단면을 SEM으로 분석하였다. 그 결과는 도 8에 나타내었다. 충진 밀도를 100%로 설정하였는 바, 매크로 기공은 나타나지 않았으며, 출력시 발생하는 발포제의 분해에 의해 생성되는 기체로 인한 미세기공이 스캐폴드 내부에 고르게 존재하였다.Meanwhile, as a representative example, according to Example 11, a filament containing a foaming agent was supplied and output at a filling density of 100%, that is, a bulk-type scaffold was cut using liquid nitrogen, and its cross section was analyzed by SEM. The results are shown in FIG. 8. When the filling density was set to 100%, macropores did not appear, and micropores due to gas generated by decomposition of the blowing agent generated during output were evenly present inside the scaffold.

나아가 수은 침투를 이용한 기공도 측정법(Hg-porosimetry)으로, 충진 밀도에 따른 이들 스캐폴드의 기공도 및 총 침투 부피 즉, 기공의 부피를 측정하여 도 9와 하기 표 2에 나타내었다. 표 2에 나타난 바와 같이, 상용 PLA 필라멘트를 사용하여 충진 밀도 100%로 출력한 스캐폴드에 비해 실시예 11 내지 13의 스캐폴드에서 현저히 높은 기공도 및 총 침투 부피를 나타내었으며, 이들 수치는 충진 밀도가 감소함에 따라 증가하였다. 이때, 상용 PLA 필라멘트에 의한 벌크형 스캐폴드 역시 PLA 자체의 다공성으로 인해 다소간의 기공도를 나타내었다. 또한, 도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 발포제를 함유하는 필라멘트로 제조된 스캐폴드는 약 30 μm 부근에서 피크와 함께 발포제에 의해 부가되는 약 90 μm 부근에서의 추가적인 피크를 나타내었다.Further, by measuring the porosity using mercury infiltration (Hg-porosimetry), the porosity and total penetration volume of these scaffolds according to the packing density, that is, the volume of pores, were measured and shown in FIG. 9 and Table 2 below. As shown in Table 2, the scaffolds of Examples 11 to 13 showed remarkably high porosity and total penetration volume compared to the scaffold output with a filling density of 100% using a commercial PLA filament, and these values are the filling density. Increased as is decreased. At this time, the bulk scaffold made of a commercial PLA filament also exhibited some porosity due to the porosity of PLA itself. In addition, as shown in FIG. 9, the scaffold made of the filament containing the blowing agent according to the present invention exhibited a peak around 30 μm and an additional peak at about 90 μm added by the blowing agent.

시료명Sample name 기공도(porosity, %)Porosity (%) 총 침투 부피(total intrusion volume, mL/g)Total intrusion volume (mL/g) Neat PLANeat PLA 13.213.2 0.11580.1158 PLAO3 D100PLAO3 D100 18.218.2 0.17150.1715 PLAO3 D80PLAO3 D80 28.828.8 0.30440.3044 PLAO3 D60PLAO3 D60 37.237.2 0.46390.4639

실시예Example 14: 생분해성 고분자로서 PBS를 기반으로 하는 발포성 필라멘트를 이용한 14: Using a foamable filament based on PBS as a biodegradable polymer 스캐폴드의Scaffold 제조 Produce

생분해성 고분자로 폴리락트산 대신에 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate; PBS, EnPol G4560J, 롯데정밀화학)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 11과 동일한 방법으로 생분해성 다공성 스캐폴드를 제조하였다.A biodegradable porous scaffold was prepared in the same manner as in Example 11, except that polybutylene succinate (PBS, EnPol G4560J, Lotte Fine Chemicals) was used instead of polylactic acid as a biodegradable polymer.

실시예Example 15: 생분해성 고분자로서 15: As a biodegradable polymer PBAT를PBAT 기반으로 하는 발포성 필라멘트를 이용한 Based on foamable filaments 스캐폴드의Scaffold 제조 Produce

생분해성 고분자로서 폴리락트산 대신에 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylene adipate-co-terephthalate); PBAT, EnPol PBG 7070, 롯데정밀화학)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 11과 동일한 방법으로 생분해성 다공성 스캐폴드를 제조하였다.As a biodegradable polymer, except for using poly(butylene adipate-co-terephthalate) (poly(butylene adipate-co-terephthalate); PBAT, EnPol PBG 7070, Lotte Fine Chemical) instead of polylactic acid. A biodegradable porous scaffold was prepared in the same manner as in Example 11.

비교예Comparative example 1: 생분해성 고분자로서 1: As a biodegradable polymer PE를PE 기반으로 하는 발포성 필라멘트를 이용한 Based on foamable filaments 스캐폴드의Scaffold 제조 Produce

생분해성 고분자로서 폴리부틸렌 석시네이트 대신에 폴리에틸렌(polyethylene; PE, UF-414, 롯데케미칼)을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 11과 동일한 방법으로 생분해성 다공성 스캐폴드를 제조하였다.A biodegradable porous scaffold was prepared in the same manner as in Example 11, except that polyethylene (PE, UF-414, Lotte Chemical) was used instead of polybutylene succinate as a biodegradable polymer.

실험예Experimental example 8: 기본 고분자 수지의 물성 분석 8: Analysis of properties of basic polymer resin

3D 프린터를 이용하여 원하는 기공도의 생분해성 고분자 스캐폴드를 제조하기 위하여, 기본이 되는 고분자 수지의 종류에 따른 물성을 먼저 분석하고, 하기 표 3에 비교하여 정리하였다. 또한, 이들 고분자 수지를 시차주사열계량법(differential scanning calorimetry; DSC)으로 분석하고, 그 결과를 도 10에 나타내었다. 하기 표 3에 나타난 바와 같이, 이들 고분자 수지는 서로 상이한 열용량, 유리전이온도, 녹는점, 밀도 및/또는 용융지수(melt flow index; MI)를 나타내었다. 이에, 이러한 고분자 수지의 물성이 다공성 스캐폴드 제조에 미치는 영향을 확인하고자, 상기 실시예 11, 14, 15 및 비교예 1에 따라 각각 PLA, PBS, PBAT 및 PE를 기본으로 하여 발포제를 더 포함하는 3D 프린터용 필라멘트로 제조하고 이를 공급하면서 3D 프린터로 출력하여 다공성 스캐폴드를 제조하였다.In order to manufacture a biodegradable polymer scaffold having a desired porosity using a 3D printer, the physical properties according to the type of the basic polymer resin were first analyzed, and were compared and summarized in Table 3 below. In addition, these polymer resins were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), and the results are shown in FIG. 10. As shown in Table 3 below, these polymer resins exhibited different heat capacities, glass transition temperatures, melting points, density and/or melt flow index (MI). Accordingly, in order to check the effect of the physical properties of the polymer resin on the manufacture of the porous scaffold, according to Examples 11, 14, 15 and Comparative Example 1, respectively, based on PLA, PBS, PBAT, and PE, a foaming agent was further included. A porous scaffold was manufactured by manufacturing a filament for 3D printer and printing it with a 3D printer while supplying it.

실시예 11Example 11 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 비교예 1Comparative Example 1 기본 수지Base resin PLAPLA PBSPBS PBATPBAT PEPE 열용량(J/K)Heat capacity (J/K) 36.836.8 64.664.6 6.756.75 104.3104.3 Tg(℃)T g (℃) 60 내지 6560 to 65 -42 내지 -18-42 to -18 40 내지 5240 to 52 -34 내지 -10-34 to -10 Tm(℃)T m (℃) 150 내지 160150 to 160 115115 130130 130 내지 170130 to 170 밀도(g/mL)Density (g/mL) 1.31 내지 1.391.31 to 1.39 1.22 내지 1.281.22 to 1.28 1.24 내지 1.311.24 to 1.31 0.82 내지 0.900.82 to 0.90 MI(g/10 min)MI(g/10min) 7 내지 97 to 9 13 내지 2013 to 20 3 내지 53 to 5 22

실험예Experimental example 9: 3D9: 3D 프린터에 의해 제조된 다공성 Porosity produced by the printer 스캐폴드의Scaffold 기공 특성 분석 Analysis of pore characteristics

상기 실시예 11, 14, 15 및 비교예 1에 따라, 발포제로서 아조디카본아미드를 동일한 함량으로 포함하되 각각 PLA, PBS, PBAT 및 PE를 기본 고분자로 하는 필라멘트로부터 제조한 다공성 스캐폴드의 단면을 SEM으로 관찰하고, 그 결과를 도 11에 나타내었다. 상기 표 3에 따르면, PE>PBS>PLA>PBAT 순으로 고분자 수지의 열용량이 감소하였으며, 이를 도 11과 비교하면, 100 J/K 이하의 낮은 열용량 값을 갖는 PBS, PLA 및 PBAT를 기초로 하는 스캐폴드의 경우 20 내지 60 μm 크기의 미세 기공이 스캐폴드의 내부에 랜덤하게 분포되었으며, 이들 기공은 표면까지 연장되었으나, 열용량 값이 100 J/K을 초과하는 PE를 기초로 하는 스캐폴드의 경우 동일한 종류 및 함량의 발포제를 함유하는 필라멘트로 제조되었음에도 불구하고 뭉개진 기공의 흔적만이 관찰될 뿐 뚜렷한 구형의 기공은 관찰되지 않았다. 이는 고분자의 높은 열용량으로 인해 출력 당시 발포제의 분해에 의해 형성된 기공이 열에 의해 붕괴되었기 때문인 것으로 사료되었다.According to Examples 11, 14, 15 and Comparative Example 1, a cross section of a porous scaffold prepared from filaments containing azodicarbonamide in the same amount as a foaming agent, but having PLA, PBS, PBAT and PE as basic polymers, respectively. Observation by SEM, and the results are shown in FIG. 11. According to Table 3, the heat capacity of the polymer resin decreased in the order of PE>PBS>PLA>PBAT, and compared with FIG. 11, based on PBS, PLA and PBAT having a low heat capacity value of 100 J/K or less. In the case of the scaffold, fine pores having a size of 20 to 60 μm were randomly distributed inside the scaffold, and these pores extended to the surface, but in the case of a scaffold based on PE with a heat capacity value exceeding 100 J/K Despite the fact that the filaments were made of the same type and content of the foaming agent, only traces of crushed pores were observed, but no distinct spherical pores were observed. This was considered to be because the pores formed by the decomposition of the foaming agent at the time of printing were collapsed by heat due to the high heat capacity of the polymer.

나아가, 기공 형성에 대한 용융지수의 효과를 확인하였다. 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 사용된 고분자 수지는 PBS>PLA>PBAT>PE 순으로 감소하는 용융지수를 나타내었다. 이를 도 11과 비교하여 용융지수가 높을수록 즉, 점도(viscosity)가 낮을수록 높은 발포효율을 나타냄을 확인하였다.Furthermore, the effect of the melt index on pore formation was confirmed. As shown in Table 3, the polymer resin used in the present invention showed a melting index decreasing in the order of PBS>PLA>PBAT>PE. Compared with FIG. 11, it was confirmed that the higher the melt index, that is, the lower the viscosity, the higher the foaming efficiency.

Claims (13)

용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터를 이용하여 다공성 스캐폴드를 제조함에 있어서,
기공의 형상을 유지하기 위하여 용융상태에서 5 내지 100 J/K의 열용량을 갖는 열경화성 생분해성 고분자를 선택하는 제1단계;
상기 선택된 고분자 및 발포제를 블렌딩하여 3D 프린트용 필라멘트를 준비하는 제2단계; 및
상기 제2단계로부터 수득한 필라멘트를 용융압출적층모델링(Fused deposition modeling; FDM) 3D 프린터에 공급하여, 프린터 노즐의 온도를 발포제의 분해 온도 이상으로 유지하면서 출력하는 제3단계를 포함하고,
상기 제3단계를 수행 중 상기 열경화성 생분해성 고분자가 5 내지 100 J/K의 열용량을 가짐으로써 상기 다공성 스캐폴드의 표면까지 연결되는 열린 채널 형태의 마이크로 기공이 형성되고,
상기 제3단계 수행 중 충진 밀도(fill density)를 100% 미만으로 제어하여 상기 마이크로 기공보다 기공 크기가 큰 매크로 기공을 형성하는, 방법.
In manufacturing a porous scaffold using a fused deposition modeling (FDM) 3D printer,
A first step of selecting a thermosetting biodegradable polymer having a heat capacity of 5 to 100 J/K in a molten state to maintain the shape of the pores;
A second step of preparing a filament for 3D printing by blending the selected polymer and a foaming agent; And
Including a third step of supplying the filament obtained from the second step to a fused deposition modeling (FDM) 3D printer, and outputting the printer while maintaining the temperature of the printer nozzle above the decomposition temperature of the foaming agent,
During the third step, the thermosetting biodegradable polymer has a heat capacity of 5 to 100 J/K, thereby forming micropores in the form of open channels connected to the surface of the porous scaffold,
A method of forming macropores having a larger pore size than the micropores by controlling the fill density to less than 100% during the third step.
제1항에 있어서,
상기 기공은 평균 직경 10 내지 100 μm의 크기를 갖는 것인 방법.
The method of claim 1,
The method wherein the pores have an average diameter of 10 to 100 μm.
제1항에 있어서,
상기 기공은 발포제의 분해에 의해 형성되는 것인 방법.
The method of claim 1,
The method wherein the pores are formed by decomposition of the blowing agent.
제1항에 있어서,
상기 발포제는 제1단계로부터 선택된 고분자의 녹는점 이상의 온도에서 분해되는 것인 방법.
The method of claim 1,
The method wherein the foaming agent is decomposed at a temperature above the melting point of the polymer selected from the first step.
제1항에 있어서,
상기 제2단계는 발포제의 분해 온도 이하에서 수행하는 것인 방법.
The method of claim 1,
The second step is a method that is carried out below the decomposition temperature of the blowing agent.
제1항에 있어서,
상기 열경화성 생분해성 고분자는 폴리부틸렌 석시네이트(polybutylene succinate; PBS), 폴리락트산(polylactic acid; PLA), 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트)(poly(butylene adipate-co-terephthalate); PBAT), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리디옥사논(polydioxanone), 폴리(β-하이드록시부티레이트)(poly(β-hydroxybutyrate)), 폴리(하이드록시발레레이트)(poly(hydroxyvalerate)), 폴리(ε-카프로락톤)(poly(ε-caprolactone)), 폴리글리콜산, 폴리(DETOSU-1,6HD-t-CDM 오르소에스테르), 폴리(DTE 카보네이트), 폴리(메틸 2-시아노아실레이트), 폴리[(p-메틸 페녹시)(에틸 글리시네이토) 포스파젠], 및 폴리(비스(p-카르복시페녹시)프로판-세바식산)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인, 방법.
The method of claim 1,
The thermosetting biodegradable polymer is polybutylene succinate (PBS), polylactic acid (PLA), poly(butylene adipate-co-terephthalate) (poly(butylene adipate-co-terephthalate)); PBAT), polyethylene (PE), polydioxanone, poly(β-hydroxybutyrate)), poly(hydroxyvalerate)), poly (ε-caprolactone)(poly(ε-caprolactone)), polyglycolic acid, poly(DETOSU-1,6HD-t-CDM orthoester), poly(DTE carbonate), poly(methyl 2-cyanoacylate) ), poly[(p-methylphenoxy)(ethyl glycinato)phosphazene], and poly(bis(p-carboxyphenoxy)propane-sebacic acid) any one or more selected from the group consisting of .
제1항에 있어서,
상기 열경화성 생분해성 고분자는 210℃에서 1 내지 30 g/10 min의 용융지수(melt flow index; MI)를 갖는 것인 방법.
The method of claim 1,
The thermosetting biodegradable polymer has a melt flow index (MI) of 1 to 30 g/10 min at 210°C.
제1항에 있어서,
상기 발포제는 이의 분해 온도 이상의 온도에서 분해되어 가스를 방출하는, 가스체적 100 내지 350 mL/g의 물질인 것인 방법.
The method of claim 1,
The foaming agent is a material having a gas volume of 100 to 350 mL/g, which is decomposed at a temperature above its decomposition temperature to release a gas.
제1항에 있어서,
상기 발포제는 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 개질된 아조디카본아미드(modified azodicarbonamide), p-톨루엔설포닐 세미카바자이드(p-toluenesulfonyl semicarbazide), p-톨루엔설포닐 하이드라자이드(p-toluenesulfonyl hydrazide), p-톨루엔설포닐 아세톤하이드라자이드(p-toluenesulfonyl acetone hydrazide), 5-페닐테트라졸(5-phenyltetrazole) 및 소듐 바이카보네이트(sodium bicarbonate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것인 방법.
The method of claim 1,
The blowing agent is azodicarbonamide, modified azodicarbonamide, p-toluenesulfonyl semicarbazide, p-toluenesulfonyl hydrazide ), p-toluenesulfonyl acetone hydrazide (p-toluenesulfonyl acetone hydrazide), 5-phenyltetrazole (5-phenyltetrazole) and sodium bicarbonate (sodium bicarbonate) in any one or more selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
상기 발포제는 필라멘트의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10wt%로 포함되는 것인 방법.
The method of claim 1,
The method of the foaming agent is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the filament.
제1항에 있어서,
상기 필라멘트는 1.7 내지 1.8 mm의 평균 직경을 갖는 것인 방법.
The method of claim 1,
Wherein the filament has an average diameter of 1.7 to 1.8 mm.
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