KR102168815B1 - Tube type hydro gel and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 하이드로 젤 코어를 제작하고 이를 금속 이온을 포함하는 수용액에 침지하여 상기 금속 이온을 상기 하이드로 젤 코어에 흡수시키는 단계; 바이오 폴리머 수용액에 상기 금속 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 침지하여 상기 금속 이온을 방출시키는 단계; 상기 방출된 금속 이온과 상기 바이오 폴리머가 결합하여 상기 하이드로 젤 코어 주위에 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계; 및 상기 형성된 하이드로 젤 튜브로부터 상기 하이드로 젤 코어를 분리하고, 상기 하이드로 젤 튜브를 상기 금속 이온을 포함하는 수용액에 다시 침지하여 안정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법을 제공하여 물의 함유량이 많으면서도 높은 기계적 특성을 가져 인공혈관으로 사용하기 적합한 하이드로 젤 튜브를 제조할 수 있는 효과가 있다.An embodiment of the present invention comprises the steps of manufacturing a hydrogel core and immersing it in an aqueous solution containing metal ions to absorb the metal ions into the hydrogel core; Immersing the hydrogel core in which the metal ions are absorbed in an aqueous biopolymer solution to release the metal ions; Forming a hydrogel tube around the hydrogel core by combining the released metal ions and the biopolymer; And separating the hydrogel core from the formed hydrogel tube, and stabilizing the hydrogel tube by re-immersing the hydrogel tube in an aqueous solution containing the metal ions. It has the effect of manufacturing a hydrogel tube suitable for use as an artificial blood vessel due to its high content and high mechanical properties.
Description
본 발명은 하이드로 젤 튜브 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 이온을 흡수한 하이드로 젤 코어가 바이오 폴리머 수용액 중에서 금속 이온을 방출하게 하여 하이드로 젤 코어의 형상대로 하이드로 젤 튜브를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 하이드로 젤 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogel tube and a method for manufacturing the same, and more particularly, a method for manufacturing a hydrogel tube in the shape of a hydrogel core by allowing a hydrogel core absorbing metal ions to release metal ions in an aqueous biopolymer solution And it relates to a hydrogel tube manufactured thereby.
인체의 혈관은 튜브 형상을 하고 있고 다량의 혈액이 항상 흐르고 있어 항상 높은 압력을 받고 있다. 혈관이 좁아져 비정상적인 혈액의 흐름에 의한 혈관 질환이 발생할 경우 스텐트와 같은 생체 재료를 삽입하여 혈관의 직경을 늘려주는 시술을 시행하고 있다.The blood vessels of the human body have a tube shape and a large amount of blood is always flowing, so they are always under high pressure. When vascular disease occurs due to abnormal blood flow due to narrowing of blood vessels, a procedure to increase the diameter of blood vessels by inserting biomaterials such as stents is performed.
그러나 스텐트와 같은 생체 재료의 삽입은 삽입 과정에서 혈관에 상처를 유발하거나, 삽입 후 염증을 유발할 수 있는 등 부작용이 끊이지 않고 있다. 특히 스텐트 내부로 세포 배양이 불가능하여 기존 혈관과 완전히 융합될 수 없고, 따라서 기존 혈관보다 스텐트 삽입 부위에 혈전 등이 더 잘 쌓이게 되는 문제가 있다. 때문에 스텐트를 삽입한 환자는 혈액 응고 방지제를 항시 복용해야 하는 불편도 감수해야 한다.However, the insertion of a biomaterial such as a stent has constant side effects, such as causing a wound on a blood vessel during the insertion process or causing inflammation after insertion. In particular, since it is impossible to culture cells inside the stent, it cannot be completely fused with the existing blood vessels, and thus, there is a problem in that blood clots are better accumulated at the stent insertion site than in the existing blood vessels. For this reason, patients with stents should bear the inconvenience of having to always take anticoagulants.
최근에는 이러한 문제점의 해결을 위하여 기존 혈관과 완전히 융합할 수 있고, 나아가 기존 혈관의 일부를 대체할 수 있는 다양한 생체 친화적 재료를 이용한 인공혈관의 개발이 진행되고 있다.Recently, in order to solve this problem, the development of artificial blood vessels using various bio-friendly materials capable of completely fusion with existing blood vessels and replacing part of the existing blood vessels is in progress.
인공혈관의 제작을 위해서는 높은 혈압을 버티어 낼만한 기계적 강도를 가지면서도 기존 혈관을 대체할 수 있을 정도로 수분 함유량이 높을 것이 요구된다.In order to manufacture artificial blood vessels, it is required that the water content is high enough to replace existing blood vessels while having mechanical strength to withstand high blood pressure.
하이드로 젤(hydrogel)은 친수성 고분자로 이루어진 3차원의 구조체로서 많은 양의 물을 함유하고 있다. 하이드로 젤은 화학적 또는 물리적 여러 가지 가교방법이 있고, 다양한 가교방법으로 원하는 물성의 하이드로 젤을 얻을 수 있다. 하이드로 젤은 생체조직의 구성성분인 세포외 기질(extracellular matrix)과 유사한 수화 구조를 가지고 있어서 생체적합성이 우수하며, 창상피복재, 조직공학용 지지체, 소프트렌즈, 서방성 약물 전달계에 적용되고 있는 의학 또는 약학적으로 각광받는 생체재료이다.Hydrogel is a three-dimensional structure made of a hydrophilic polymer and contains a large amount of water. Hydrogels have various chemical or physical crosslinking methods, and a hydrogel of desired physical properties can be obtained through various crosslinking methods. Hydrogel has a hydration structure similar to the extracellular matrix, which is a constituent of living tissue, so it is excellent in biocompatibility, and is applied to wound coverings, tissue engineering scaffolds, soft lenses, and sustained-release drug delivery systems. It is a biomaterial that attracts attention as an enemy.
상기 하이드로 젤을 인공혈관으로 용이하게 사용하기 위한 하이드로 젤 튜브 제조방법의 개발이 필요하다.There is a need to develop a hydrogel tube manufacturing method for easily using the hydrogel as an artificial blood vessel.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물의 함유량이 매우 높으며 인체 친화적인 알지네이트 또는 셀룰로오스 하이드로 젤을 이용하여 다양한 형태와 높은 역학적 재료 특성을 갖는 하이드로 젤 튜브를 쉽게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above problems, and to provide a method for easily manufacturing a hydrogel tube having various shapes and high mechanical material properties using alginate or cellulose hydrogel, which has a very high water content and is human-friendly. To provide.
또한 본 발명의 목적은 강도, 강성 및 인성이 고르게 우수한 하이드로 젤 튜브를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a hydrogel tube having excellent strength, stiffness and toughness evenly.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 하이드로 젤 코어를 제작하고 이를 금속 이온을 포함하는 수용액에 침지하여 상기 금속 이온을 상기 하이드로 젤 코어에 흡수시키는 단계; 바이오 폴리머 수용액에 상기 금속 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 침지하여 상기 금속 이온을 방출시키는 단계; 상기 방출된 금속 이온과 상기 바이오 폴리머가 결합하여 상기 하이드로 젤 코어 주위에 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계; 및 상기 형성된 하이드로 젤 튜브로부터 상기 하이드로 젤 코어를 분리하고, 상기 하이드로 젤 튜브를 상기 금속 이온을 포함하는 수용액에 다시 침지하여 안정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a hydrogel core and immersing it in an aqueous solution containing metal ions to absorb the metal ions into the hydrogel core; Immersing the hydrogel core in which the metal ions are absorbed in an aqueous biopolymer solution to release the metal ions; Forming a hydrogel tube around the hydrogel core by combining the released metal ions and the biopolymer; And separating the hydrogel core from the formed hydrogel tube, and immersing the hydrogel tube in an aqueous solution containing the metal ions to stabilize it.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하이드로 젤 코어는 하기 [화학식 1]로 표시되는 분자를 단위체로 포함하는 고분자를 몰드에 넣어 제작하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the hydrogel core may be manufactured by putting a polymer including a molecule represented by the following [Chemical Formula 1] as a unit into a mold.
[화학식 1][Formula 1]
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 이온은 칼륨 이온, 칼슘 이온, 니켈 이온, 구리 이온 및 아연 이온 중 선택된 하나 이상의 금속 이온일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal ion may be one or more metal ions selected from potassium ions, calcium ions, nickel ions, copper ions, and zinc ions.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 이온을 포함하는 수용액 중 금속 이온은 0.05 내지 1.0M 농도로 포함되어 있을 수 있다.In an embodiment of the present invention, the metal ions in the aqueous solution containing the metal ions may be contained in a concentration of 0.05 to 1.0M.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 바이오 폴리머는 알지네이트 또는 셀룰로오스일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biopolymer may be alginate or cellulose.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 바이오 폴리머 수용액 중 바이오 폴리머는 1 내지 10wt% 포함되어 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, 1 to 10 wt% of the biopolymer may be contained in the aqueous biopolymer solution.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계는 10분 내지 180분간 이루어지는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of forming the hydrogel tube may be performed for 10 to 180 minutes.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 상기 제조방법으로 제조된 하이드로 젤 튜브를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a hydrogel tube manufactured by the above manufacturing method.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 하이드로 젤 튜브의 인장강도는 1.0 내지 3.5Mpa일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the tensile strength of the hydrogel tube may be 1.0 to 3.5Mpa.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 하이드로 젤 튜브는 내부에 세포 배양이 가능한 것일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the hydrogel tube may be capable of culturing cells therein.
본 발명의 실시예에 따르면, 물의 함유량이 많으면서도 높은 기계적 특성을 가져 인공혈관으로 사용하기 적합한 하이드로 젤 튜브를 제조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a hydrogel tube suitable for use as an artificial blood vessel with high mechanical properties while having a high content of water.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 비교적 간단한 방법으로 하이드로 젤 튜브를 제조할 수 있는 방법을 제공하여 인공혈관 제작에 있어서 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is an effect of significantly reducing cost in manufacturing artificial blood vessels by providing a method for manufacturing a hydrogel tube by a relatively simple method.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 하이드로 젤 튜브 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이드로 젤 코어의 원기둥형 몰드를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이드로 젤 코어의 분기형 몰드를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 하이드로 젤 튜브 제조방법을 나타낸 그림이다.
도 5는 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 알지네이트-구리 이온 하이드로 젤 튜브를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 하리드로 젤 튜브의 인장시험 방법을 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브의 공칭 응력을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브의 알지네이트 용액 농도에 따른 영률 및 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브의 칼슘 이온 농도에 따른 영률 및 인장강도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브의 반복 인장시험에 따른 공칭 응력을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브의 반복 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브와 알지네이트-구리 이온 하이드로 젤 튜브의 공칭 응력을 비교한 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브와 알지네이트-구리 이온 하이드로 젤 튜브의 물속 안정성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 알지네이트-칼슘 이온 하이드로 젤 튜브의 단면을 편광현미경으로 관찰한 사진이다.1 is a flow chart showing a method for manufacturing a hydrogel tube according to the present invention.
2 is a photograph showing a cylindrical mold of a hydrogel core according to the present invention.
3 is a photograph showing a branched mold of the hydrogel core according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a hydrogel tube manufacturing method according to the present invention.
5 is a photograph showing an alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention.
6 is a photograph showing an alginate-copper ion hydrogel tube according to the present invention.
7 is a photograph showing the tensile test method of the Haridro gel tube according to the present invention.
8 is a graph showing the nominal stress of the alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention.
9 is a graph showing the Young's modulus and tensile strength according to the alginate solution concentration of the alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention.
10 is a graph showing Young's modulus and tensile strength according to the calcium ion concentration of the alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention.
11 is a graph showing the nominal stress according to the repeated tensile test of the alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention.
12 is a graph showing the results of repeated tensile tests of the alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention.
13 is a graph comparing the nominal stress of the alginate-calcium ion hydrogel tube and the alginate-copper ion hydrogel tube according to the present invention.
14 is a graph showing the results of evaluation of stability in water of the alginate-calcium ion hydrogel tube and the alginate-copper ion hydrogel tube according to the present invention.
15 is a photograph of a cross-section of an alginate-calcium ion hydrogel tube according to the present invention observed with a polarization microscope.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하 하이드로 젤 튜브 제조방법에 관하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a hydrogel tube will be described.
도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예는 하이드로 젤 코어를 제작하고 이를 금속 이온을 포함하는 수용액에 침지하여 상기 금속 이온을 상기 하이드로 젤 코어에 흡수시키는 단계(S100); 바이오 폴리머 수용액에 상기 금속 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 침지하여 상기 금속 이온을 방출시키는 단계(S200); 상기 방출된 금속 이온과 상기 바이오 폴리머가 결합하여 상기 하이드로 젤 코어 주위에 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계(S300); 및 상기 형성된 하이드로 젤 튜브로부터 상기 하이드로 젤 코어를 분리하고, 상기 하이드로 젤 튜브를 상기 금속 이온을 포함하는 수용액에 다시 침지하여 안정화하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법을 제공한다.Referring to FIG. 1, an exemplary embodiment of the present invention comprises the steps of manufacturing a hydrogel core and immersing it in an aqueous solution containing metal ions to absorb the metal ions into the hydrogel core (S100); Immersing the hydrogel core in which the metal ions are absorbed in an aqueous biopolymer solution to release the metal ions (S200); Forming a hydrogel tube around the hydrogel core by combining the released metal ions and the biopolymer (S300); And separating the hydrogel core from the formed hydrogel tube, and stabilizing the hydrogel tube by immersing it again in an aqueous solution containing the metal ion (S400). to provide.
상기 S100단계에서 상기 하이드로 젤 코어는 하기 [화학식 1]로 표시되는 분자를 단위체로 포함하는 고분자를 몰드에 넣어 제작하는 것일 수 있다.In the step S100, the hydrogel core may be prepared by putting a polymer including a molecule represented by the following [Chemical Formula 1] as a unit into a mold.
[화학식 1][Formula 1]
상기 단위체는 아크릴아마이드이고, 상기 고분자는 폴리아크릴아마이드일 수 있다. 폴리아크릴아마이드는 상기 금속 이온의 흡수에 유리하고 표면에 접착력이 낮아 하이드로 젤 튜브가 형성된 후 하이드로 젤 코어를 분리하는 단계에서 분리가 용이한 장점이 있다. 또한 장시간 물속에 담겨 있어도 형상의 변화가 작은 편으로 유사한 크기의 다양한 튜브 형상의 하이드로 젤 튜브 제조에 유리하다.The unit may be acrylamide, and the polymer may be polyacrylamide. Polyacrylamide is advantageous in absorbing the metal ions and has a low adhesion to the surface, so that it is easy to separate in the step of separating the hydrogel core after the hydrogel tube is formed. In addition, even if it is immersed in water for a long time, the change in shape is small, which is advantageous for manufacturing hydrogel tubes of various tube shapes of similar size.
상기 몰드는 플라스틱 재료를 기계적으로 가공하거나, 3D 프린팅을 통해 적층성형하는 방법으로 제조될 수 있다. 몰드는 하이드로 젤 코어와 상호 접착력이 낮아야 하이드로 젤 코어 제조 후 떼어내기 쉬우며, 하이드로 젤 코어보다는 높은 경도와 강도를 지닌 플라스틱 소재인 것이 바람직하다. 더욱 단단한 소재인 금속을 몰드의 소재로 사용할 수도 있으나, 가공시간과 비용 측면을 고려할 때 플라스틱 소재인 것이 바람직하다.The mold may be manufactured by mechanically processing a plastic material or by laminating molding through 3D printing. The mold must have a low mutual adhesive strength with the hydrogel core so that it is easy to remove after manufacturing the hydrogel core, and it is preferable that the mold is a plastic material having higher hardness and strength than the hydrogel core. Metal, which is a harder material, may be used as a material for the mold, but it is preferable to use a plastic material in consideration of processing time and cost.
도 2는 원기둥형 하이드로 젤 코어를 제작하기 위한 몰드를 예시적으로 나타낸 것이다. 원기둥형 하이드로 젤 코어를 사용하면 혈관과 같이 가운데가 비어있고 원형 단면을 가지는 하이드로 젤 튜브를 제조할 수 있다. 혈관은 하나의 긴 튜브 형태만이 있는 것이 아니라 분기를 가질 수 있다. 도 3은 분기를 가지는 형태의 몰드를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 3의 몰드를 사용하여 하이드로 젤 코어를 제작하고 이 하이드로 젤 코어를 가지고 하이드로 젤 튜브를 제조하면 분기를 가지는 혈관 형태의 하이드로 젤 튜브를 제조할 수 있다.FIG. 2 shows an exemplary mold for manufacturing a cylindrical hydrogel core. If the cylindrical hydrogel core is used, a hydrogel tube having a hollow center and a circular cross section can be manufactured, such as a blood vessel. Blood vessels can have branches, not just one long tube. 3 is an exemplary view of a mold having a branch. When a hydrogel core is manufactured using the mold of FIG. 3 and a hydrogel tube is manufactured with the hydrogel core, a vascular hydrogel tube having branches can be manufactured.
상기 금속 이온은 칼륨 이온, 칼슘 이온, 니켈 이온, 구리 이온 및 아연 이온 중 선택된 하나 이상의 금속 이온일 수 있다. 본 발명의 하이드로 젤 튜브는 생체 적합성이 높고 인체 내에서 사용될 인공 혈관 등의 재료가 되므로, 상기 금속 이온은 생체 적합성이 높거나 생체 내에 이미 다량 존재하는 이온일 수 있다. 특히 칼슘 이온 및 구리 이온은 상기 하이드로 젤 코어에 흡수가 용이하여 하이드로 젤 튜브 제작에 바람직하다.The metal ion may be one or more metal ions selected from potassium ions, calcium ions, nickel ions, copper ions, and zinc ions. Since the hydrogel tube of the present invention has high biocompatibility and becomes a material such as artificial blood vessels to be used in the human body, the metal ions may be ions having high biocompatibility or already in a large amount in the living body. In particular, calcium ions and copper ions are easily absorbed by the hydrogel core, and are therefore preferable for manufacturing a hydrogel tube.
상기 금속 이온을 포함하는 수용액 중 금속 이온은 0.05 내지 1.0M 농도로 포함되어 있을 수 있다. 상기 하이드로 젤 코어를 상기 금속 이온을 포함하는 수용액에 침지하면 농도차에 의해 상기 금속 이온은 상기 하이드로 젤 코어에 흡수된다. 상기 금속 이온의 농도가 0.05M 미만이면 금속 이온이 하이드로 젤 코어에 충분히 흡수되지 않을 수 있고, 1.0M 초과이면 금속 이온 농도가 너무 높아져 수용액으로 취급하기 용이하지 않을 수 있으므로 바람직하지 않다.Metal ions in the aqueous solution containing the metal ions may be contained in a concentration of 0.05 to 1.0M. When the hydrogel core is immersed in an aqueous solution containing the metal ions, the metal ions are absorbed into the hydrogel core due to a difference in concentration. If the concentration of the metal ions is less than 0.05M, the metal ions may not be sufficiently absorbed into the hydrogel core, and if the concentration of the metal ions is more than 1.0M, the metal ion concentration may be too high to be easily handled as an aqueous solution, which is not preferable.
상기 S200 단계에서 상기 바이오 폴리머는 알지네이트 또는 셀룰로오스일 수 있다. In the step S200, the biopolymer may be alginate or cellulose.
알지네이트(alginate)는 자연산 다당류 고분자로 미역, 다시마와 같은 갈조류의 중요 구성 성분이며, 만누로네이트(β→4)-D-Mannuronate)과 글루로네이트(α-(1→4)-L-guluronate)가 연결된 화학구조를 가지고 있다. M/G비율(만누로네이트와 글루로네이트의 존재량 비)은 해조의 종류에 따라 다르다. 알지네이트는 생체적합성이 뛰어나고 세포독성이 낮으며, 지혈효과를 가진다.Alginate is a natural polysaccharide polymer and is an important constituent of brown algae such as seaweed and kelp. Mannuronate (β→4)-D-Mannuronate) and gluronate (α-(1→4)-L-guluronate) ) Has a linked chemical structure. The M/G ratio (the ratio of the abundance of mannuronate and gluronate) varies depending on the type of seaweed. Alginate has excellent biocompatibility, low cytotoxicity, and has a hemostatic effect.
셀룰로오스(Cellulose)는 β글루코스가 β글루코시드결합(1-4 글루코시드결합)을 통해 중합체를 이룬 다당류로 화학식은 (C6H10O5)n이다. 반복단위는 셀로비오스이다. 셀룰로오스는 β글루코스의 1번 탄소와 4번 탄소가 결합된 1-4 글루코시드결합을 통해 선형구조를 이룬 것으로 글루코스 단위체가 번갈아가며 뒤집힌 모습을 띤다. 이러한 구조로 인해 평행한 셀룰로오스 분자들이 근접한 3번, 6번 탄소의 수산기 사이에 수소결합이 형성되어 선형 사슬로 존재하게 된다. 이러한 셀룰로오스 분자의 선형 사슬이 약 80개가 모여 생물체 내 기능적 단위체인 셀룰로오스 미세섬유를 형성한다.Cellulose is a polysaccharide in which β-glucose forms a polymer through β-glucoside bonds (1-4 glucoside bonds), and its chemical formula is (C 6 H 10 O 5 ) n . The repeating unit is cellobiose. Cellulose has a linear structure through 1-4 glucoside bonds in which
상기 바이오 폴리머 수용액 중 바이오 폴리머는 1 내지 10wt% 포함되어 있을 수 있다. 상기 바이오 폴리머가 1wt% 미만으로 포함되는 경우 바이오 폴리머가 너무 적어 하이드로 젤 튜브의 형성이 원활하지 않을 수 있으며, 10wt%를 초과하는 경우 농도가 너무 높아 수용액으로 취급하기 용이하지 않을 수 있으므로 바람직하지 않다.The biopolymer may contain 1 to 10 wt% of the biopolymer aqueous solution. If the biopolymer is contained in less than 1 wt%, the formation of the hydrogel tube may not be smooth due to too little biopolymer, and if it exceeds 10 wt%, the concentration is too high and it may not be easy to handle as an aqueous solution, which is not preferable. .
S300 단계에서 상기 바이오 폴리머와 상기 하이드로 젤 코어로부터 방출된 금속 이온이 만나게 되면 젤 상을 형성하면서 상기 하이드로 젤 코어 주위에 하이드로 젤 튜브를 형성한다. 상기 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계는 10분 내지 180분간 이루어지는 것일 수 있다. 10분 미만으로 이루어지는 경우 젤화가 충분히 일어나지 않아 하이드로 젤 튜브의 형성이 원활하지 않을 수 있고, 180분을 초과하는 경우 하이드로 젤 튜브의 두께가 너무 두꺼워 지므로 바람직하지 않다.When the biopolymer and the metal ions released from the hydrogel core meet in step S300, a hydrogel tube is formed around the hydrogel core while forming a gel phase. The step of forming the hydrogel tube may be performed for 10 to 180 minutes. If it is less than 10 minutes, gelation does not occur sufficiently, so that the formation of the hydrogel tube may not be smooth, and if it exceeds 180 minutes, the thickness of the hydrogel tube becomes too thick, which is not preferable.
상기 금속 이온의 종류, 금속 이온의 농도, 상기 바이오 폴리머의 농도, 상기 S300 단계의 시간, 상기 하이드로 젤 코어의 크기 등에 따라 다양한 형태의 하이드로 젤 튜브 제작이 가능하다.Various types of hydrogel tubes may be manufactured according to the type of metal ions, concentration of metal ions, concentration of the biopolymer, time of step S300, size of the hydrogel core, and the like.
S400 단계에서는 상기 형성된 하이드로 젤 튜브로부터 상기 하이드로 젤 코어를 분리하고, 상기 하이드로 젤 튜브를 다시 금속 이온 수용액에 침지하여 안정화시킨다. 안정화시키는 단계는 6시간 이상일 수 있으며 하이드로 젤 튜브의 크기에 따라 달라질 수 있다.In step S400, the hydrogel core is separated from the formed hydrogel tube, and the hydrogel tube is further immersed in an aqueous metal ion solution to stabilize. The stabilizing step may be 6 hours or longer and may vary depending on the size of the hydrogel tube.
도 4는 하이드로 젤 튜브의 제조방법을 그림으로 나타낸 것이다. 금속 이온을 흡수시킨 하이드로 젤 코어를 바이오 폴리머 수용액에 침지하여 금속 이온을 이온 확산에 의하여 방출시키면 바이오 폴리머와 금속 이온이 만나 하이드로 젤 튜브를 형성한다. 하이드로 젤 튜브가 형성된 뒤에는 하이드로 젤 코어를 분리하고 하이드로 젤 튜브를 다시 금속 이온 수용액에 침지하여 안정화시킨다. 안정화시키는 단계는 도시하지 않았다.4 is a diagram showing a method of manufacturing a hydrogel tube. When a hydrogel core absorbing metal ions is immersed in an aqueous biopolymer solution to release metal ions by ion diffusion, the biopolymer and metal ions meet to form a hydrogel tube. After the hydrogel tube is formed, the hydrogel core is separated and the hydrogel tube is immersed in an aqueous metal ion solution to stabilize. Stabilization steps are not shown.
이하 하이드로 젤 튜브에 관하여 설명한다.Hereinafter, a hydrogel tube will be described.
본 발명의 다른 실시예는 상기 제조방법으로 제조된 하이드로 젤 튜브를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a hydrogel tube manufactured by the above manufacturing method.
상기 제조방법을 이용할 경우 인체의 혈관 및 기관들을 대체할 수 있는 인공 혈관 및 인공 기관을 제조할 수 있다. 도 5는 금속 이온으로 칼슘 이온을 사용하고, 바이오 폴리머로 알지네이트를 사용하여 제조한 여러가지 형태의 하이드로 젤 튜브의 사진이다. 상기 하이드로 젤 튜브는 알지네이트를 이용하여 생체 적합성이 높다. 특히 도 5(f)에 나타낸 하이드로 젤 튜브의 경우 내부에 채널을 포함하고 있는 하이드로 젤 튜브로서 전립샘 형상과 유사하여 인공 전립샘으로 활용 가능하다.When the above manufacturing method is used, artificial blood vessels and artificial organs capable of replacing blood vessels and organs of the human body can be manufactured. 5 is a photograph of various types of hydrogel tubes manufactured using calcium ions as metal ions and alginate as biopolymers. The hydrogel tube is highly biocompatible by using alginate. In particular, in the case of the hydrogel tube shown in FIG. 5(f), it is a hydrogel tube that includes a channel and is similar to the shape of the prostate, so that it can be used as an artificial prostate gland.
채널을 포함하는 하이드로 젤 튜브의 경우 로봇, 센서 등의 채널을 포함하고 있는 소프트 시스템의 제작에도 적용 가능하다.In the case of a hydrogel tube containing a channel, it can also be applied to the manufacture of a soft system containing channels such as robots and sensors.
상기 하이드로 젤 튜브의 인장강도는 1.0 내지 3.5Mpa일 수 있다. 또한 상기 하이드로 젤 튜브는 반복적인 인장의 경우에도 인장강도가 유지되는 특성이 있어 반복적인 압력을 받는 인공혈관이나 인공기관에 적용 가능하다.The hydrogel tube may have a tensile strength of 1.0 to 3.5Mpa. In addition, the hydrogel tube can be applied to artificial blood vessels or artificial organs subjected to repetitive pressure because tensile strength is maintained even in the case of repeated tension.
상기 하이드로 젤 튜브는 내부에 세포 배양이 가능한 것일 수 있다. 하이드로 젤 튜브는 내부에 물을 함유하고 있고, 세포 배양에 필요한 공간이 충분하여 기존의 혈관과 융합이 가능하다. 종래 혈관에 삽입하던 스텐트의 경우 내부에 세포 배양이 불가능하여 환자가 혈액 응고 방지제를 장기간 복용해야 했던 문제도 본 발명에 따른 세포 배양이 가능한 하이드로 젤 튜브를 이용한다면 해결 가능할 것이다.The hydrogel tube may be capable of culturing cells therein. The hydrogel tube contains water inside and has enough space for cell culture, so it can be fused with existing blood vessels. In the case of the conventional stent inserted into a blood vessel, the problem that the patient had to take a blood coagulation inhibitor for a long period of time because it is not possible to culture cells inside may be solved by using a hydrogel tube capable of cell culture according to the present invention.
이하 제조예와 실험예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.The present invention will be described in more detail through Preparation Examples and Experimental Examples below.
<제조예 1><Production Example 1>
폴리아크릴아마이드로 직경 8mm, 길이 65mm의 원기둥형 하이드로 젤 코어를 제작하였다. 상기 하이드로 젤 코어를 구리 이온을 0.1M 포함하는 용액에 침지하여 구리 이온을 흡수시켰다. 알지네이트 5wt% 용액에 상기 구리 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 10분간 침지하여 구리 이온을 방출시켰다. 상기 구리 이온과 알지네이트가 결합하여 하이드로 젤 튜브를 형성하였다. 상기 하이드로 젤 튜브로부터 하이드로 젤 코어를 분리하고 다시 구리 이온 0.5M 용액에 6시간 침지하여 안정화하였다.A cylindrical hydrogel core having a diameter of 8 mm and a length of 65 mm was prepared from polyacrylamide. The hydrogel core was immersed in a solution containing 0.1 M of copper ions to absorb copper ions. Copper ions were released by immersing the hydrogel core in which the copper ions were absorbed in a 5 wt% solution of alginate for 10 minutes. The copper ions and alginate were combined to form a hydrogel tube. The hydrogel core was separated from the hydrogel tube and stabilized by immersing it in a 0.5M solution of copper ions for 6 hours.
<제조예 2><Production Example 2>
구리 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 알지네이트 5wt% 용액에 30분간 침지한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the hydrogel core having absorbed copper ions was immersed in a 5wt% alginate solution for 30 minutes.
<제조예 3><Production Example 3>
구리 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 알지네이트 5wt% 용액에 60분간 침지한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the hydrogel core in which copper ions were absorbed was immersed in a 5wt% alginate solution for 60 minutes.
<제조예 4><Production Example 4>
구리 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 알지네이트 5wt% 용액에 120분간 침지한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the hydrogel core in which copper ions were absorbed was immersed in an alginate 5wt% solution for 120 minutes.
<제조예 5><Production Example 5>
구리 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 알지네이트 5wt% 용액에 180분간 침지한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the hydrogel core in which copper ions were absorbed was immersed in a 5wt% alginate solution for 180 minutes.
상기 제조예 1 내지 제조예 5에서 제조된 하이드로 젤 튜브를 도 6에 나타내었다. 도 6을 참고하면 알지네이트 용액에 침지 시간이 길어질수록 하이드로 젤 튜브가 더 두껍게 형성되는 것을 알 수 있다.The hydrogel tubes prepared in Preparation Examples 1 to 5 are shown in FIG. 6. Referring to FIG. 6, it can be seen that the longer the immersion time in the alginate solution, the thicker the hydrogel tube is formed.
<제조예 6><Production Example 6>
폴리아크릴아마이드로 직경 8mm, 길이 65mm의 원기둥형 하이드로 젤 코어를 제작하였다. 상기 하이드로 젤 코어를 칼슘 이온을 0.1M 포함하는 용액에 침지하여 칼슘 이온을 흡수시켰다. 알지네이트 3wt% 용액에 상기 칼슘 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 60분간 침지하여 칼슘 이온을 방출시켰다. 상기 칼슘 이온과 알지네이트가 결합하여 하이드로 젤 튜브를 형성하였다. 상기 하이드로 젤 튜브로부터 하이드로 젤 코어를 분리하고 다시 칼슘 이온 0.1M 용액에 6시간 침지하여 안정화하였다.A cylindrical hydrogel core having a diameter of 8 mm and a length of 65 mm was prepared from polyacrylamide. The hydrogel core was immersed in a solution containing 0.1M calcium ions to absorb calcium ions. The calcium ions were released by immersing the hydrogel core in which the calcium ions were absorbed in a 3wt% alginate solution for 60 minutes. The calcium ions and alginate were combined to form a hydrogel tube. The hydrogel core was separated from the hydrogel tube and stabilized by immersing in a 0.1M solution of calcium ions for 6 hours.
<제조예 7><Production Example 7>
칼슘 이온을 0.5M 포함하는 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a solution containing 0.5M calcium ions was used.
<제조예 8><Production Example 8>
칼슘 이온을 1.0M 포함하는 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a solution containing 1.0M calcium ions was used.
<제조예 9><Production Example 9>
알지네이트 4wt% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a 4wt% solution of alginate was used.
<제조예 10><Production Example 10>
칼슘 이온을 0.5M 포함하는 용액, 알지네이트 4wt% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a solution containing 0.5M of calcium ions and a 4wt% solution of alginate were used.
<제조예 11><Production Example 11>
칼슘 이온을 1.0M 포함하는 용액, 알지네이트 4wt% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a solution containing 1.0M calcium ions and a 4wt% solution of alginate were used.
<제조예 12><Production Example 12>
알지네이트 5wt% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a 5wt% solution of alginate was used.
<제조예 13><Production Example 13>
칼슘 이온을 0.5M 포함하는 용액, 알지네이트 5wt% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a solution containing 0.5M of calcium ions and a 5wt% solution of alginate were used.
<제조예 14><Production Example 14>
칼슘 이온을 1.0M 포함하는 용액, 알지네이트 5wt% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that a solution containing 1.0M of calcium ions and a 5wt% solution of alginate were used.
상기 제조예 6 내지 제조예 14에 사용된 칼슘 이온 용액과 알지네이트 용액의 농도를 하기 <표 1>에 나타내었다.The concentrations of the calcium ion solution and the alginate solution used in Preparation Examples 6 to 14 are shown in Table 1 below.
<실험예 1><Experimental Example 1>
제조예 6 내지 제조예 14의 하이드로 젤 튜브를 인장시험하여 공칭 응력, 영률 및 인장강도를 측정하였다.The hydrogel tubes of Preparation Examples 6 to 14 were subjected to a tensile test to measure nominal stress, Young's modulus, and tensile strength.
도 7은 인장시험 방법을 나타낸 것이다. 하이드로 젤 튜브의 양 끝에 원통형의 코드를 끼우고 고정시켜 위쪽의 코드를 잡아당겨 하이드로 젤 튜브의 가운데 10mm 부분에 대하여 인장되게 하여 시험한다.7 shows a tensile test method. Cylindrical cords are inserted and fixed at both ends of the hydrogel tube, and the upper cord is pulled out and tensioned against the center 10mm of the hydrogel tube.
도 8 내지 도 12는 상기 제조예 6 내지 제조예 14의 하이드로 젤 튜브를 인장시험한 결과를 나타낸 그래프이다.8 to 12 are graphs showing results of a tensile test of the hydrogel tubes of Preparation Examples 6 to 14.
도 8은 제조예 7, 제조예 12 및 제조예 13에서 제조된 하이드로 젤 튜브의 공칭 응력을 나타낸 것이다. 하이드로 젤 튜브의 공칭 응력은 칼슘 이온 용액의 농도보다는 알지네이트 용액의 농도에 더 영향을 받는 것을 알 수 있다.8 shows the nominal stress of the hydrogel tube prepared in Preparation Example 7, Preparation Example 12 and Preparation Example 13. It can be seen that the nominal stress of the hydrogel tube is more affected by the concentration of the alginate solution than the concentration of the calcium ion solution.
도 9는 제조예 7, 제조예 10 및 제조예 13에서 제조된 하이드로 젤 튜브의 영률과 인장강도를 나타낸 것이다.9 shows the Young's modulus and tensile strength of the hydrogel tubes prepared in Preparation Example 7, Preparation Example 10, and Preparation Example 13. FIG.
도 10은 제조예 12, 제조예 13 및 제조예 14에서 제조된 하이드로 젤 튜브의 영률과 인장강도를 나타낸 것이다.10 shows the Young's modulus and tensile strength of the hydrogel tubes prepared in Preparation Example 12, Preparation Example 13, and Preparation Example 14.
도 9 및 도 10을 종합하여 보면, 하이드로 젤 튜브의 영률과 인장강도는 알지네이트 용액 농도가 증가할수록 커지는 경향을 보이며, 칼슘 이온 용액 농도가 증가할수록 작아지는 경향을 보인다.9 and 10, the Young's modulus and tensile strength of the hydrogel tube tend to increase as the alginate solution concentration increases, and decrease as the calcium ion solution concentration increases.
도 11 및 도 12는 제조예 13에서 제조된 하이드로 젤 튜브를 10회 반복 인장하였을 때의 공칭 응력, 영률 및 5% 신장에서의 응력을 나타낸 것이다.11 and 12 show nominal stress, Young's modulus, and stress at 5% elongation when the hydrogel tube prepared in Preparation Example 13 is repeatedly stretched 10 times.
도 11 및 도 12를 종합하여 보면 본 발명에서 제조된 하이드로 젤 튜브는 반복된 인장에서도 기계적 물성의 변화가 크지 않은 것을 알 수 있다.11 and 12, it can be seen that the hydrogel tube manufactured in the present invention does not have a large change in mechanical properties even in repeated tension.
도 8 내지 도 12를 종합하여 보면 본 발명에서 제조된 하이드로 젤 튜브는 우수한 기계적 특성을 보이고 혈관과 유사한 역학적 특성을 보이는 것을 알 수 있다.8 to 12, it can be seen that the hydrogel tube manufactured in the present invention exhibits excellent mechanical properties and mechanical properties similar to those of blood vessels.
<실험예 2><Experimental Example 2>
제조예 3 및 제조예 12에서 제조된 하이드로 젤 튜브의 공칭 응력을 비교하여 도 13에 나타내었다. 제조예 12의 하이드로 젤 튜브의 신장률이 좀더 우수한 것을 알 수 있다.The nominal stresses of the hydrogel tubes prepared in Preparation Example 3 and Preparation Example 12 were compared and shown in FIG. 13. It can be seen that the elongation rate of the hydrogel tube of Preparation Example 12 is more excellent.
<실험예 3><Experimental Example 3>
제조예 3 및 제조예 12에서 제조된 하이드로 젤 튜브를 7일간 물속에 담그어 무게 분율의 변화로 물속 안정성을 평가하였다.The hydrogel tubes prepared in Preparation Example 3 and Preparation Example 12 were immersed in water for 7 days to evaluate the stability in water by changing the weight fraction.
도 14는 물속 안정성 평가 결과를 나타낸 그래프이다. 본 발명에서 제조된 하이드로 젤 튜브는 장시간 물속에서도 특성의 변화가 없으므로 인체의 체액 속에서도 비교적 안정적인 특성을 보일 것으로 기대된다.14 is a graph showing the results of evaluation of stability in water. The hydrogel tube manufactured in the present invention is expected to exhibit relatively stable properties even in body fluids of the human body since there is no change in properties even in water for a long time.
<제조예 15><Production Example 15>
알지네이트 용액에 줄기세포를 포함시켜 칼슘 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 침지한 것을 제외하고는 상기 제조예 6과 동일하게 하이드로 젤 튜브를 제조하였다.A hydrogel tube was prepared in the same manner as in Preparation Example 6, except that the hydrogel core in which calcium ions were absorbed was immersed by including stem cells in the alginate solution.
<실험예 4><Experimental Example 4>
상기 제조예 15에서 제조된 하이드로 젤 튜브의 단면을 편광현미경으로 관찰하여 도 15에 나타내었다.The cross-section of the hydrogel tube prepared in Preparation Example 15 was observed with a polarizing microscope and shown in FIG. 15.
하이드로 젤 튜브의 내면 쪽에 알지네이트가 좀더 높은 밀도로 밀집해 있는 것을 알 수 있고, 외면 쪽에는 알지네이트가 좀더 낮은 밀도로 밀집해 있는 것을 알 수 있다. 이는 실제 혈관의 구조와 유사하다.It can be seen that alginate is concentrated at a higher density on the inner side of the hydrogel tube, and alginate is concentrated at a lower density on the outer side. This is similar to the structure of an actual blood vessel.
또한 살아있는 세포가 하이드로 젤 튜브 내부에 포함되어 있는 것을 확인하였다. 하이드로 젤 튜브 내부에 세포 배양이 가능한 것을 알 수 있다.In addition, it was confirmed that living cells were contained inside the hydrogel tube. It can be seen that cell culture is possible inside the hydrogel tube.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
바이오 폴리머 수용액에 상기 금속 이온이 흡수된 하이드로 젤 코어를 침지하여 상기 금속 이온을 방출시키는 단계;
상기 방출된 금속 이온과 상기 바이오 폴리머가 결합하여 상기 하이드로 젤 코어 주위에 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계; 및
상기 형성된 하이드로 젤 튜브로부터 상기 하이드로 젤 코어를 분리하고 난후 상기 하이드로 젤 튜브를 상기 금속 이온을 포함하는 수용액에 다시 침지하여 안정화하는 단계를 포함하는, 하이드로 젤 튜브 제조방법.Manufacturing a hydrogel core and immersing it in an aqueous solution containing metal ions to absorb the metal ions into the hydrogel core;
Immersing the hydrogel core in which the metal ions are absorbed in an aqueous biopolymer solution to release the metal ions;
Forming a hydrogel tube around the hydrogel core by combining the released metal ions and the biopolymer; And
After separating the hydrogel core from the formed hydrogel tube, the hydrogel tube is re-immersed in an aqueous solution containing the metal ions to stabilize the hydrogel tube.
상기 하이드로 젤 코어는 하기 [화학식 1]로 표시되는 분자를 단위체로 포함하는 고분자를 몰드에 넣어 제작하는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법.
[화학식 1]
The hydrogel tube manufacturing method, characterized in that the hydrogel core is manufactured by putting a polymer including a molecule represented by the following [Chemical Formula 1] as a unit into a mold.
[Formula 1]
상기 금속 이온은 칼륨 이온, 칼슘 이온, 니켈 이온, 구리 이온 및 아연 이온 중 선택된 하나 이상의 금속 이온인 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법.The method of claim 1,
The metal ion is one or more metal ions selected from potassium ions, calcium ions, nickel ions, copper ions, and zinc ions.
상기 금속 이온을 포함하는 수용액 중 금속 이온은 0.05 내지 1.0M 농도로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법.The method of claim 1,
Hydrogel tube manufacturing method, characterized in that the metal ions in the aqueous solution containing the metal ions are contained in a concentration of 0.05 to 1.0M.
상기 바이오 폴리머는 알지네이트 또는 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법.The method of claim 1,
The biopolymer is a hydrogel tube manufacturing method, characterized in that the alginate or cellulose.
상기 바이오 폴리머 수용액 중 바이오 폴리머는 1 내지 10wt% 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법.The method of claim 1,
The method for producing a hydrogel tube, characterized in that 1 to 10wt% of the biopolymer is contained in the aqueous biopolymer solution.
상기 하이드로 젤 튜브를 형성하는 단계는 10분 내지 180분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브 제조방법.The method of claim 1,
The step of forming the hydrogel tube is a hydrogel tube manufacturing method, characterized in that consisting of 10 to 180 minutes.
상기 하이드로 젤 튜브의 인장강도는 1.0 내지 3.5MPa인 것을 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브.The method of claim 8,
Hydrogel tube, characterized in that the tensile strength of the hydrogel tube is 1.0 to 3.5MPa.
상기 하이드로 젤 튜브는 내부에 세포 배양이 가능하도록 구성된 특징으로 하는 하이드로 젤 튜브.The method of claim 8,
The hydrogel tube is a hydrogel tube, characterized in that configured to enable cell culture therein.
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|---|---|---|---|
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-
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 논문1; Alexandre A. Barros 등, J Biomed Mater Res B Appl Biomater., 2015, Vol. 103, no. 3, pp. 608-617 |
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