KR102208921B1 - Shape memory polymer, preparation method thereof, and the use of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 형상기억 특성, 생분해성, 및 생체적합성을 동시에 가져, 스텐트, 조직 접착제, 조직 봉합제, 지혈제, 유착 방지제, 또는 조직공학용 지지체 등의 의료용 소재에 적용 가능한 새로운 구조의 형상기억 고분자, 이의 제조방법 및 용도를 개시한다.The present invention has shape memory properties, biodegradability, and biocompatibility at the same time, and can be applied to medical materials such as stents, tissue adhesives, tissue sealants, hemostatic agents, anti-adhesion agents, or tissue engineering scaffolds. The manufacturing method and use are disclosed.

Description

형상기억 고분자, 이의 제조방법 및 용도{Shape memory polymer, preparation method thereof, and the use of the same}Shape memory polymer, preparation method thereof, and the use of the same}

본 발명은 형상기억 고분자, 이의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a shape memory polymer, a method of manufacturing the same, and a use thereof.

최근 병들고, 기능이 정지되어 적출된 장기 등의 역할을 대체할 수 있는 인공장기를 개발하기 위한 조직공학 연구가 각광을 받으면서 진행되고 있다. 주로 생체소재를 통해 제조되는 생체 이식재료는 손상된 조직, 기관, 장기를 재생하거나 대체하는 방향으로 연구가 진행되고, 이에 대한 관심이 집중된다. Recently, research on tissue engineering to develop artificial organs that can replace the roles of organs that have been ill and have been removed due to cessation of function has been in the spotlight. Biotransplantation materials, which are mainly manufactured through biomaterials, are being studied in the direction of regenerating or replacing damaged tissues, organs, and organs, and attention is focused on this.

과거에는 실리콘이나 금속을 이용하여 사용했지만, 이 재료들은 역할이 끝난 후에도 인체 내에 영구적으로 존재하여 염증 및 기타 질병을 일으키는 문제를 발생했다. 이를 극복하기 위하여 현재는 인체 내에서 분해가 진행되는 생분해성 고분자를 이용하고 있다. In the past, silicon or metal was used, but these materials were permanently present in the human body even after their role was ended, causing inflammation and other diseases. In order to overcome this, biodegradable polymers that undergo decomposition in the human body are currently being used.

생분해성 고분자는 천연 고분자와 합성 고분자로 나뉘며, 이 중 합성 고분자는 물성과 생체적합성, 생분해성을 조절할 수 있다는 장점으로 인해 많은 연구가 진행되고 있다. Biodegradable polymers are divided into natural polymers and synthetic polymers, of which synthetic polymers are being studied due to the advantage of being able to control physical properties, biocompatibility, and biodegradability.

2002년에는 미국의 Langer팀이 새로운 생분해성 폴리에스테르 고분자 PGS를 개발하였다[Y. Wang, G. A. Ameer, B. J. Sheppard and R. Langer, “A Tough Biodegradable Elastomer,” Nature Biotechnology, Vol. 20, No. 6, 2002, pp. 602-606]. 다른 폴리에스테르 고분자에 비해 높은 탄성을 가지고, 낮은 생분해 기간을 가지는 특성이 있어서 이를 이용할 수 있는 응용분야에서 많은 연구가 진행된다. 이때 Langer 연구팀은 생분해가 되면서 생체 적합한 폴리에스테르 탄성체인 폴리(글리세롤-세바식산)을 개발하였다. 상기 폴리(글리세롤-세바식산)은 in vitroin vivo에서 좋은 생체적합성을 보여주었고, 동물실험에서 2달이라는 생분해 기간을 보이는 연구 결과를 보였다. 이를 통해 많은 연구자들이 새로운 폴리에스테르를 응용하기 위해 연구하였다. In 2002, the Langer team of the United States developed a new biodegradable polyester polymer PGS [Y. Wang, GA Ameer, BJ Sheppard and R. Langer, “A Tough Biodegradable Elastomer,” Nature Biotechnology , Vol. 20, No. 6, 2002, pp. 602-606]. Compared to other polyester polymers, it has high elasticity and has a low biodegradation period, so many studies are being conducted in the field of application that can use it. At this time, Langer's research team developed poly(glycerol-sebacic acid), a polyester elastomer that is biodegradable and biocompatible. The poly(glycerol-sebacic acid) showed good biocompatibility in vitro and in vivo , and a study result showing a biodegradation period of 2 months in animal experiments. Through this, many researchers have studied to apply new polyester.

2008년, 이영하 외 3명은 대한민국 특허공개 제10-2008-0032029호에서 형상기억능력을 가지는 폴리(3-히드록시알카노에이트) 블록 공중합체에 대한 내용을 공개하였다. 이건 특허에서는 선택적으로 단량체의 비율을 조절하여 PHA 블록 공중합체를 만들 경우, 탄성과 온도 감응 형상기억 능력을 가져, 의료용 소재, 생활용품 소재, 산업용 소재로 사용이 가능하다고 기재하였다. 그러나, 상기 특허에서 개시된 공중합체는 형상기억 특성 실험 결과, 수축은 45℃ 이상에서 진행되므로, 체내 안에서 형상 기억 특성을 갖기는 어려운 단점이 있다. In 2008, Young-Ha Lee and three others disclosed the contents of a poly(3-hydroxyalkanoate) block copolymer having shape memory capability in Korean Patent Publication No. 10-2008-0032029. In this patent, it is stated that when a PHA block copolymer is made by selectively adjusting the ratio of monomers, it has elasticity and temperature-sensitive shape memory ability, and can be used as medical materials, household goods materials, and industrial materials. However, as a result of the shape memory property test, the copolymer disclosed in the above patent has a disadvantage that it is difficult to have shape memory properties in the body because the shrinkage proceeds at 45°C or higher.

한편, 대한민국 특허공개 제10-2016-0044339호에서 정찬희 외 2명은 기존 미용과 의료 목적으로 이용되는 피부 시술 방법인 매선로프 법의 체내 염증 부작용을 줄이기 위해, 형상 기억 특성을 가지고 있는 생분해성 고분자를 이용한 매선로프 제조 방법에 대해 공개하였다. 이 방법을 이용한다면, 체내에 남아있는 매선 로프의 형상 기억 능력을 이용해 피부가 당겨지며, 수개월 내에 매선 로프가 녹아서 체내에 흡수되어 2차 제거술을 할 필요가 없는 장점을 가진다. 하지만, 등록된 특허에는 제조 방법에 대한 내용만 기재되었고, 실제로 실험을 진행한 결과는 없다는 단점이 있다. Meanwhile, in Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0044339, Chan-hee Jeong and two others used biodegradable polymers with shape memory properties to reduce the inflammatory side effects of the Maeseon Rope method, a skin treatment method used for cosmetic and medical purposes. The method for manufacturing the used Maeseon Rope was disclosed. If this method is used, the skin is pulled using the shape-memory ability of the ropes remaining in the body, and the ropes are melted within a few months and absorbed into the body, thereby eliminating the need for secondary removal. However, there is a disadvantage in that only the contents of the manufacturing method are described in the registered patent, and there is no actual result of the experiment.

또한, 대한민국 특허공개 제10-2016-0069499호에서 김형일 외 1명은 형상 기억 능력을 가지는 생분해성 스텐트의 제조 방법을 공개하였다. 이 제조 방법에 따르면, 여러 생분해성 고분자들을 이용하여 원하는 스텐트를 제조하였고, 형상기억 결과를 보였다. 하지만, 체내 온도보다 높은 온도에서 형상 기억 능력의 결과를 보였기 때문에, 체내 안에서 형상 기억 능력을 보이기는 다소 어려운 단점이 있다.In addition, in Korean Patent Publication No. 10-2016-0069499, Kim Hyung-il et al. disclosed a method of manufacturing a biodegradable stent having shape memory capability. According to this manufacturing method, a desired stent was manufactured using several biodegradable polymers, and the shape memory result was shown. However, since the result of the shape memory ability was shown at a temperature higher than the body temperature, it is somewhat difficult to show the shape memory ability inside the body.

더불어, 2016년에 Mohanty 연구팀은 글리세롤과 세바식산, 그리고 스테아르산을 중합하여 하기와 같은 공중합체를 제조하였다[A. K. Mohanty, M. Misra and G. Hinrichsen, “Biofibres, Biodegradable Polymers and Biocomposites: An Overview,” Macromolecular Materials and Engineering, Vol. 276-277, No. 1, 2000, pp. 1-24]. In addition, in 2016, Mohanty's research team polymerized glycerol, sebacic acid, and stearic acid to prepare a copolymer as follows [AK Mohanty, M. Misra and G. Hinrichsen, “Biofibres, Biodegradable Polymers and Biocomposites: An Overview, M acromolecular Materials and Engineering , Vol. 276-277, No. 1, 2000, pp. 1-24].

Figure 112019023336517-pat00001
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이 문헌에서는 여러 비율을 통하여 가교된 고분자가 형상 기억 특성을 보이는 것을 확인하였다. 하지만 가교를 진행할 때, 까다로운 조건에서 가교가 진행되는 단점을 보이고, 형상 복원율이 85%로 낮은 형상 복원율을 갖는 단점을 가진다.In this document, it was confirmed that the crosslinked polymer exhibited shape memory characteristics through various ratios. However, when crosslinking is performed, it has a disadvantage that crosslinking proceeds under difficult conditions, and has a disadvantage of having a low shape restoration rate of 85%.

대한민국 특허공개 제10-2008-0032029호(2008.04.14), 형상기억능을 가진 폴리(3-히드록시알카노에이트) 블록공중합체Korean Patent Publication No. 10-2008-0032029 (2008.04.14), Poly(3-hydroxyalkanoate) block copolymer with shape memory function 대한민국 특허공개 제10-2016-0044339호(2016.04.25), 형상 기억 생체 흡수성 고분자 소재를 이용한 의료용 매선로프 제조방법 및 그 제조장치와 그 제품Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0044339 (2016.04.25), A method for manufacturing a medical rodent rope using a shape-memory bioabsorbable polymer material, and a manufacturing apparatus and product thereof 대한민국 특허공개 제10-2016-0069499호(2016.06.16), 생분해성 스텐트 및 이의 형상기억 확장방법Korean Patent Publication No. 10-2016-0069499 (2016.06.16), Biodegradable stent and its shape memory expansion method

Y. Wang, G. A. Ameer, B. J. Sheppard and R. Langer, “A Tough Biodegradable Elastomer,” Nature Biotechnology, Vol. 20, No. 6, 2002, pp. 602-606Y. Wang, G. A. Ameer, B. J. Sheppard and R. Langer, “A Tough Biodegradable Elastomer,” Nature Biotechnology, Vol. 20, No. 6, 2002, pp. 602-606 A. K. Mohanty, M. Misra and G. Hinrichsen, “Biofibres, Biodegradable Polymers and Biocomposites: An Overview,” Macromolecular Materials and Engineering, Vol. 276-277, No. 1, 2000, pp. 1-24. A. K. Mohanty, M. Misra and G. Hinrichsen, “Biofibres, Biodegradable Polymers and Biocomposites: An Overview,” Macromolecular Materials and Engineering, Vol. 276-277, No. 1, 2000, pp. 1-24.

이에 본 발명자들은 폴리(글리세롤-세바케이트) 중합체에 대한 연구를 지속하여, 상기 중합체 제조 시 글리세롤의 OH와 반응이 가능한 고급 지방산을 첨가하여 신규한 구조의 형상기억 고분자를 제조하였고, 이 제조된 형상기억 고분자가 온도에 의하여 변형이 가능하고, 임의의 형상 복원온도를 설정하여 변형을 조절할 수 있음을 확인하였다.Accordingly, the present inventors continued research on the poly(glycerol-sebacate) polymer, and prepared a shape memory polymer with a novel structure by adding a higher fatty acid capable of reacting with OH of glycerol during the production of the polymer. It was confirmed that the memory polymer can be deformed by temperature, and the deformation can be controlled by setting an arbitrary shape restoration temperature.

따라서, 본 발명의 목적은 새로운 구조의 형상기억 고분자 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a shape memory polymer having a new structure and a method for manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 형상기억 고분자의 용도를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide the use of the shape memory polymer.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 형상기억 고분자를 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a shape memory polymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019023336517-pat00002
Figure 112019023336517-pat00002

(상기 화학식 1에서, R1, R2, R3 및 n은 명세서 내 설명한 바와 같다.)(In Formula 1, R 1 , R 2 , R 3 and n are as described in the specification.)

또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, In addition, the present invention, as shown in the following scheme 1,

(a) 화학식 3의 화합물과 화학식 4의 화합물은 반응시키는 단계; 및(a) reacting the compound of formula 3 and the compound of formula 4; And

(b) 얻어진 화학식 5의 폴리머를 화학식 6의 화합물과 반응시키는 단계;를 포함하는, 화학식 1로 표시되는 형상기억 고분자의 제조방법을 제공한다.(b) reacting the obtained polymer of Chemical Formula 5 with the compound of Chemical Formula 6; it provides a method for preparing a shape memory polymer represented by Chemical Formula 1.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112019023336517-pat00003
Figure 112019023336517-pat00003

(상기 반응식 1에서, R1, R2 및 n은 명세서 내 설명한 바와 같다.)(In Reaction Scheme 1, R 1 , R 2 and n are as described in the specification.)

또한, 본 발명은 상기 형상기억 고분자의 의료용 소재로서의 용도를 제공한다.In addition, the present invention provides the use of the shape memory polymer as a medical material.

본 발명에 따른 형상기억 고분자는 형상기억 특성, 생분해성, 및 생체적합성을 동시에 가져, 의료용 소재 뿐만 아니라 전자, 자동차, 식품, 화장품, 농업 분야에 다양하게 적용 가능하다.The shape memory polymer according to the present invention has shape memory properties, biodegradability, and biocompatibility at the same time, and can be applied in various fields not only to medical materials but also to electronics, automobiles, food, cosmetics, and agriculture.

도 1은 실시예 1에서 제조된 PGSS-S 공중합체의 1H-NMR 스펙트럼이다.
도 2는 PGSS-S 필름의 경화를 보여주는 사진이다.
도 3은 가교화된 PGSS-S 필름과, PGS 필름의 DSC 분석 결과이다.
도 4는 샘플 C, 샘플 D 및 샘플 E의 형상기억 특성을 보여주는 사진이다.
1 is a 1 H-NMR spectrum of the PGSS-S copolymer prepared in Example 1.
2 is a photograph showing the curing of the PGSS-S film.
3 is a crosslinked PGSS-S film and DSC analysis results of the PGS film.
4 is a photograph showing the shape memory characteristics of Sample C, Sample D, and Sample E.

본 발명에서는 새로운 구조를 갖는 형상기억 고분자, 이의 제조방법 및 용도를 제시한다.In the present invention, a shape memory polymer having a new structure, a manufacturing method and use thereof are proposed.

구체적으로, 상기 형상기억 고분자는 하기 화학식 1로 표시된다.Specifically, the shape memory polymer is represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019023336517-pat00004
Figure 112019023336517-pat00004

(상기 화학식 1에서, (In Formula 1,

R1은 선형 또는 가지형의 C6~C25의 알킬기이고, 선형 또는 가지형의 C6~C25의 하이드록시 알킬기이고, R 1 is a linear or branched C6 to C25 alkyl group, and is a linear or branched C6 to C25 hydroxy alkyl group,

R2는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-, CH3(CH2)rCOO-(6≤r≤25), 또는 -[A]a-[B]b-[C]c이고, 이때 A는 -OC(=O)(CH2)8-C(=O)O- 또는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-이고, B는 -CH2-CH(OH)CH2- 또는 HOCH2-CH(OH)CH2-이고, C는 -(CH2)rCOO- 또는 CH3(CH2)rCOO-(8≤r≤20)이고, 1≤a≤10, 1≤b≤10, 및 0≤c≤10이고, R 2 is HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, CH 3 (CH 2 )rCOO-(6≤r≤25), or -[A]a-[B]b- [C]c, wherein A is -OC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O- or HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, and B Is -CH 2 -CH(OH)CH 2 -or HOCH 2 -CH(OH)CH 2 -, and C is -(CH 2 )rCOO- or CH 3 (CH 2 )rCOO-(8≤r≤20) And, 1≤a≤10, 1≤b≤10, and 0≤c≤10,

n은 1 내지 100의 정수이다.)n is an integer from 1 to 100.)

상기 화학식 1에서, R1은 고급 지방산에서 유래된 관능기로, 선형 또는 가지형의 C6~C25의 알킬기이고, 선형 또는 가지형의 C6~C25의 하이드록시 알킬기 중에서 선택된다. 바람직하기로 선형 또는 가지형의 C8~C20의 알킬기이고, 선형 또는 가지형의 C8~C20의 하이드록시 알킬기이다. 더욱 바람직하기로는 R1은 카프릴기, 파트르기, 운데카닐기, 라우릴기, 트리데카닐기, 미리스틸기, 펜타데카닐기, 팔미트기, 팔미토레일기, 헵타데카닐기, 스테아릴기, 올레일기, 리시놀레닐기, 리놀레일기, 아라키딜기, 아라키도닐기, 트리코사노일기, 에루실기, 베헤닐기, 리그노세릴리, 또는 네르보닐기이고, 가장 바람직하기로 스테아릴기이다. 이때 상기 하이드록시 알킬기에서 하이드록시기는 1 내지 6개로 치환될 수 있다.In Formula 1, R 1 is a functional group derived from a higher fatty acid, and is a linear or branched C6 to C25 alkyl group, and is selected from a linear or branched C6 to C25 hydroxyalkyl group. It is preferably a linear or branched C8 to C20 alkyl group, and a linear or branched C8 to C20 hydroxyalkyl group. More preferably, R 1 is a caprylic group, a patr group, an undecanyl group, a lauryl group, a tridecanyl group, a myristyl group, a pentadecanyl group, a palmit group, a palmitoreyl group, a heptadecanyl group, a stearyl group, an ole Diary, ricinolenyl group, linoleyl group, arachidyl group, arachidonyl group, tricosanoyl group, erucyl group, behenyl group, lignoceryl group, or nerbonyl group, most preferably stearyl group. At this time, in the hydroxy alkyl group, 1 to 6 hydroxy groups may be substituted.

R2는 열에 의해 가교가 가능한 관능기인 OH 및 CO2H기를 갖는 것으로, 글리세롤, 세바식산 및 고급 지방산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. R 2 has OH and CO 2 H groups, which are functional groups capable of crosslinking by heat, and may be one or more selected from the group consisting of glycerol, sebacic acid and higher fatty acids.

구체적으로, 세바식산에서 유래된 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O- 또는 고급 지방산에서 유래된 CH3(CH2)rCOO-(8≤r≤20), 또는 글리세롤, 세바식산 및 고급 지방산를 포함하는 -[A]a-[B]b-[C]c일 수 있다. 이때 A는 -OC(=O)(CH2)8-C(=O)O- 또는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-이고, B는 -CH2-CH(OH)CH2- 또는 HOCH2-CH(OH)CH2-이고, C는 -(CH2)rCOO- 또는 CH3(CH2)rCOO-(8≤r≤20)이고, 1≤a≤10, 1≤b≤10, 및 0≤c≤10이고, 구체적으로 1≤a≤5, 1≤b≤5, 및 0≤c≤5이다. Specifically, HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O- derived from sebacic acid or CH 3 (CH 2 )rCOO-(8≦r≦ 20 ) derived from a higher fatty acid, or glycerol , It may be -[A]a-[B]b-[C]c including sebacic acid and higher fatty acids. At this time, A is -OC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O- or HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, and B is -CH 2 -CH (OH)CH 2 -or HOCH 2 -CH(OH)CH 2 -, C is -(CH 2 )rCOO- or CH 3 (CH 2 )rCOO-(8≤r≤20), and 1≤a≤ 10, 1≤b≤10, and 0≤c≤10, specifically 1≤a≤5, 1≤b≤5, and 0≤c≤5.

이때 -[A]a-[B]b-[C]c는 랜덤으로 연결된 구조를 의미한다. 일 예로, -[A]a-[B]b-[C]c는 -A-B, -A-B-C, -A-B-A, -A-B-A-B, -A-B-A-B-A, -A-B-A-B-C, -A-B-A-B-A-B, -A-B-A-B-A-B-A, -A-B-A-B-A-B-C 등의 랜덤으로 연결된 구조를 가질 수 있다. 이때 A가 말단에 위치하는 경우 A는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-의 형태이고, B가 말단에 위치하는 경우 B는 HOCH2-CH(OH)CH2O-의 형태이고, C가 말단에 위치하는 경우 C는 CH3(CH2)rCOO-의 형태일 수 있다.At this time, -[A]a-[B]b-[C]c means a randomly connected structure. For example, -[A]a-[B]b-[C]c is randomly connected such as -AB, -ABC, -ABA, -ABAB, -ABABA, -ABABC, -ABABAB, -ABABABA, -ABABABC, etc. It can have a structure. At this time, when A is located at the end, A is in the form of HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, and when B is located at the end, B is HOCH 2 -CH(OH)CH 2 In the form of O-, when C is located at the terminal, C may be in the form of CH 3 (CH 2 )rCOO-.

바람직하기로, 상기 화학식 1의 형상기억 고분자는 하기 화학식 2로 표시되며, 측쇄 및 말단에 반응성기(R2)를 갖는 폴리(글리세롤-co-세바케이트-스테아레이트)(PGSS, poly(glycerol-co-sebacate)-stearate)이다.Preferably, the shape memory polymer of Formula 1 is represented by the following Formula 2, and poly(glycerol-co-sebacate-stearate) (PGSS, poly(glycerol-) having a reactive group (R 2 ) in the side chain and the terminal co-sebacate)-stearate).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112019023336517-pat00005
Figure 112019023336517-pat00005

(상기 화학식 2에서, R2 및 n은 상기에서 설명한 바를 따른다.)(In Chemical Formula 2, R 2 and n are as described above.)

보다 구체적으로 하기 화학식 1의 형상기억 고분자는 하기 화학식 2a 내지 2d로 표시되는 것 중 어느 하나일 수 있다.More specifically, the shape memory polymer of Formula 1 may be any one of Formulas 2a to 2d.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure 112019023336517-pat00006
Figure 112019023336517-pat00006

[화학식 2b][Formula 2b]

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Figure 112019023336517-pat00007

[화학식 2c][Formula 2c]

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Figure 112019023336517-pat00008

[화학식 2d][Formula 2d]

Figure 112019023336517-pat00009
Figure 112019023336517-pat00009

본 발명에 따른 형상기억 고분자는 중량평균 분자량이 500 내지 5,000 g/mol, 600 내지 4,500 g/mol, 700 내지 4,000 g/mol, 1000 내지 4,000 g/mol, 2000 내지 4,000 g/mol일 수 있다.The shape memory polymer according to the present invention may have a weight average molecular weight of 500 to 5,000 g/mol, 600 to 4,500 g/mol, 700 to 4,000 g/mol, 1000 to 4,000 g/mol, and 2000 to 4,000 g/mol.

상기 형상기억 고분자는 열경화 후 신장률이 40 % 이상일 수 있고, 구체적으로 80 % 이상일 수 있고, 보다 구체적으로 140 내지 200 %일 수 있다. 또한, 상기 형상기억 고분자는 열경화 후 변형 회복률이 80 내지 100 %일 수 있고, 구체적으로 87 내지 99 %일 수 있다. 상기 형상기억 고분자의 신장률과 변형 회복률의 개선은 상기 형상기억 고분자의 중량평균 분자량의 증가에 의한 결과일 수 있다.The shape memory polymer may have an elongation of 40% or more after heat curing, specifically 80% or more, and more specifically 140 to 200%. In addition, the shape memory polymer may have a strain recovery rate of 80 to 100% after heat curing, and specifically 87 to 99%. The improvement of the elongation rate and the deformation recovery rate of the shape memory polymer may be a result of an increase in the weight average molecular weight of the shape memory polymer.

본 발명에 따른 형상기억 고분자는 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, (a) 화학식 3의 화합물과 화학식 4의 화합물은 반응시키는 단계; 및 (b) 얻어진 화학식 5의 폴리머를 화학식 6의 화합물과 반응시키는 단계;를 포함하여 제조한다.The shape memory polymer according to the present invention includes the steps of: (a) reacting the compound of Formula 3 and the compound of Formula 4 as shown in Scheme 1 below; And (b) reacting the obtained polymer of formula 5 with a compound of formula 6;

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112019023336517-pat00010
Figure 112019023336517-pat00010

(상기 반응식 1에서, R1 및 R2, 및 n은 명세서 내 설명한 바와 같다.)(In Reaction Scheme 1, R 1 and R 2 , and n are as described in the specification.)

이하 각 단계별로 상세히 설명한다.It will be described in detail for each step below.

먼저, 화학식 3으로 표시되는 화합물인 글리세롤을 개시제로 화학식 4로 표시되는 세바식산을 에스테르화 반응을 통해 화학식 5의 폴리머를 제조한다.First, a polymer of Formula 5 is prepared through an esterification reaction of sebacic acid represented by Formula 4 using glycerol, a compound represented by Formula 3 as an initiator.

[화학식 3][Formula 3]

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Figure 112019023336517-pat00011

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112019023336517-pat00012
Figure 112019023336517-pat00012

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112019023336517-pat00013
Figure 112019023336517-pat00013

화학식 3의 글리세롤과 화학식 4의 세바식산은 1:0.1 내지 1:10의 몰비, 1:0.5 내지 1:5의 몰비, 1:0.7 내지 1:3의 몰비, 바람직하기로는 1:1의 몰비로 수행한다.Glycerol of formula 3 and sebacic acid of formula 4 are in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10, a molar ratio of 1:0.5 to 1:5, a molar ratio of 1:0.7 to 1:3, preferably a molar ratio of 1:1 Perform.

반응은 통상 50 내지 180℃, 80 내지 170℃, 90 내지 160℃, 바람직하기로 140 내지 150℃에서 수행한다.The reaction is usually carried out at 50 to 180°C, 80 to 170°C, 90 to 160°C, preferably 140 to 150°C.

이때 반응 시간은 상기 에스테르화 반응이 충분히 일어날 수 있도록 1 내지 72시간, 5 내지 60시간, 10 내지 40시간, 15 내지 30시간, 바람직하기로 18 내지 25시간일 수 있다.At this time, the reaction time may be 1 to 72 hours, 5 to 60 hours, 10 to 40 hours, 15 to 30 hours, preferably 18 to 25 hours so that the esterification reaction can sufficiently occur.

본 반응은 불활성 기체(예를 들면, 질소, 아르곤) 분위기 하에 수행한다.This reaction is carried out in an atmosphere of an inert gas (eg, nitrogen, argon).

상기 에스테르화 반응에서 화학평형을 이동시켜 반응속도를 증가시키기 위해, 부생되는 물 및/또는 미반응 디올 화합물을 증발 또는 증류에 의해 반응계 밖으로 배출시킬 수 있다.In order to increase the reaction rate by moving the chemical equilibrium in the esterification reaction, water and/or an unreacted diol compound may be discharged out of the reaction system by evaporation or distillation.

본 반응은 필요한 경우 용매를 사용한다. This reaction uses a solvent if necessary.

용매로서는, 반응에 악영향을 미치지 않는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 물; 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 및 2-메틸-2-프로판올 등의 알코올류; 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 등의 방향족 탄화수소류; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드 및 1-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드류; 염화메틸렌, 클로로포름 및 디클로로에탄 등의 할로겐화 탄화수소류; 디옥산, 테트라하이드로푸란, 아니솔, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 및 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류; 아세톤 및 2-부타논 등의 케톤류; 아세토니트릴 등의 니트릴류; 아세트산에틸 및 아세트산부틸 등의 에스테르류 및 디메틸술폭시드 등의 술폭시드류 등을 들 수가 있으며, 그들은 혼합하여 사용하여도 좋다.The solvent is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction, and examples thereof include water; Alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, and 2-methyl-2-propanol; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; Amides such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide and 1-methyl-2-pyrrolidone; Halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and dichloroethane; Ethers such as dioxane, tetrahydrofuran, anisole, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether; Ketones such as acetone and 2-butanone; Nitriles such as acetonitrile; Esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, and the like, and they may be mixed and used.

본 반응은 필요한 경우 촉매를 사용한다.This reaction uses a catalyst if necessary.

칼슘아세테이트, 망간아세테이트, 마그네슘아세테이트, 아연아세테이트, 모노부틸산화주석, 디부틸산화주석, 이염화디부틸주석(dibutyltin dichloride), 모노부틸히드록시 산화주석(monobutylhydroxy tin oxide), 옥틸틴(octyltin), 테트라부틸주석, 테트라페닐주석, 트리에틸티타네이트, 아세틸트리프로필티타네이트, 테트라메틸티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라 n-부틸티타네이트 및 테트라(2-에틸헥실)티타네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속 화합물을 포함할 수 있다Calcium acetate, manganese acetate, magnesium acetate, zinc acetate, monobutyl tin oxide, dibutyl tin oxide, dibutyltin dichloride, monobutylhydroxy tin oxide, octyltin, tetra Butyl tin, tetraphenyl tin, triethyl titanate, acetyltripropyl titanate, tetramethyl titanate, tetrapropyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetra n-butyl titanate and tetra(2-ethylhexyl) titanate It may contain at least one metal compound selected from the group consisting of

필요한 경우, 상기 에스테르와 반응 후 얻어진 화학식 5의 폴리머는 별도의 정제 공정을 수행하여 다음 단계에 적용할 수 있다. 이때 정제 공정은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 투석, 여과, 전기영동 또는 크로마토그래피를 이용한 공정이 사용될 수 있다.If necessary, the polymer of Formula 5 obtained after the reaction with the ester can be applied to the next step by performing a separate purification process. At this time, the purification process is not particularly limited in the present invention, and a process using known dialysis, filtration, electrophoresis or chromatography may be used.

다음으로, 상기 단계에서 얻어진 화학식 5의 폴리머를 화학식 6의 화합물과 반응시켜 화학식 1의 폴리머를 제조한다.Next, the polymer of Formula 5 is reacted with the compound of Formula 6 to prepare a polymer of Formula 1.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112019023336517-pat00014
Figure 112019023336517-pat00014

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019023336517-pat00015
Figure 112019023336517-pat00015

(상기 화학식 1 및 6에서, R1 및 n은 상기에서 언급한 바와 같다.)(In Formulas 1 and 6, R 1 and n are as mentioned above.)

화학식 1의 폴리머는 고급 지방산(화학식 6 유래, R1COO-)이 말단기 또는 R2 위치에 존재하는 구조를 갖는다.The polymer of Formula 1 has a structure in which a higher fatty acid (derived from Formula 6, R 1 COO-) is present at the end group or at the R 2 position.

화학식 6의 화합물인 고급 지방산은 선형 또는 가지형의 C6~C25의 알킬기이고, 선형 또는 가지형의 C6~C25의 하이드록시 알킬기를 포함하는 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 사용 가능한 고급 지방산으로는 카프릴산(Caprylic acid), 카프르산(Capric acid), 운데칸산(Undecanoic acid), 라우릭산(Lauric acid), 트리데칸산(Tridecanoic acid), 미리스틴산(Myristic acid), 펜타데칸산(Pentadecanoic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 팔미토레인산(Palmitoleic acid), 헵타데칸산(Heptadecanoic acid), 스테아린산(Stearic acid), 올레인산(Oleic acid), 리시놀레인산(Ricinoleic acid), 리놀레인산(Linoleic acid), 아라키드산(Arachidic acid), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트리코사노산(Tricosanoic acid), 에루스산(Erucic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 및 네르본산(Nervonic acid)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으며, 바람직하기로 스테아린산을 사용한다.The higher fatty acid, which is a compound of Formula 6, is a linear or branched C6~C25 alkyl group, and a compound containing a linear or branched C6~C25 hydroxyalkyl group may be used. Specifically, usable higher fatty acids include Caprylic acid, Capric acid, Undecanoic acid, Lauric acid, Tridecanoic acid, and Myristic acid. (Myristic acid), Pentadecanoic acid, Palmitic acid, Palmitoleic acid, Heptadecanoic acid, Stearic acid, Oleic acid, Rishi Noleic acid, Linoleic acid, Arachidic acid, Arachidonic acid, Tricosanoic acid, Erucic acid, Behenic acid ( Behenic acid), lignoceric acid, and at least one selected from the group consisting of nervonic acid may be used, and stearic acid is preferably used.

본 반응에서 화학식 5의 폴리머와 화학식 6의 고급 지방산은 1:0.1 내지 1:5의 몰비, 1:0.5 내지 1:4의 몰비, 1:0.5 내지 1:3의 몰비, 바람직하기로는 1:2의 몰비로 수행한다.In this reaction, the polymer of Formula 5 and the higher fatty acid of Formula 6 are in a molar ratio of 1:0.1 to 1:5, a molar ratio of 1:0.5 to 1:4, a molar ratio of 1:0.5 to 1:3, preferably 1:2 It is carried out in a molar ratio of

반응은 사용하는 고급 지방산의 종류에 따라 달라지며, 통상 50 내지 180℃, 80 내지 170℃, 90 내지 160℃, 바람직하기로 140 내지 150℃에서 수행한다.The reaction varies depending on the type of higher fatty acid to be used, and is usually carried out at 50 to 180°C, 80 to 170°C, 90 to 160°C, and preferably 140 to 150°C.

이때 반응 시간은 화학식 5의 폴리머와 화학식 6의 고급 지방산이 충분히 반응할 수 있는 시간 내에서 수행하며, 1 내지 72시간, 5 내지 60시간, 10 내지 40시간, 15 내지 30시간, 바람직하기로 18 내지 25시간일 수 있다.At this time, the reaction time is carried out within a time that the polymer of Formula 5 and the higher fatty acid of Formula 6 can sufficiently react, and 1 to 72 hours, 5 to 60 hours, 10 to 40 hours, 15 to 30 hours, preferably 18 To 25 hours.

필요한 경우, 상기 반응은 반응 도중 생성된 물의 제거를 위해 감압하에 수행하며, 이때 1 torr 내지 40 mtorr의 압력으로 조절하여 수행할 수 있다,If necessary, the reaction is carried out under reduced pressure to remove water generated during the reaction, and at this time, it may be carried out by adjusting the pressure of 1 torr to 40 mtorr.

본 반응은 불활성 기체(예를 들면, 질소, 아르곤) 분위기 하에 수행할 수 있으며, 필요한 경우 용매 및 촉매 존재 하에 수행할 수 있다. 구체적인 내용은 상기 언급한 바를 따른다.This reaction can be carried out in an atmosphere of an inert gas (eg, nitrogen, argon), and if necessary, can be carried out in the presence of a solvent and a catalyst. Details follow the above-mentioned.

구체적으로, 상기 화학식 1에서 상기 R2는 화학식 3, 화학식 4, 화학식 6 및 이들의 중합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기일 수 있다.Specifically, in Formula 1, R 2 may be any one substituent selected from the group consisting of Formula 3, Formula 4, Formula 6, and polymers thereof.

일 구체예에 따르면, R2는 화학식 4로 표시되는 세바식산에서 유래된 치환기일 수 있으며, 이 경우 화학식 2a로 표시되는 형상기억 고분자의 제조가 가능하다. According to one embodiment, R 2 may be a substituent derived from sebacic acid represented by Chemical Formula 4, and in this case, it is possible to prepare a shape memory polymer represented by Chemical Formula 2a.

다른 구체예에 따르면, R2는 화학식 6으로 표시되는 고급 지방산에서 유래된 치환기일 수 있으며, 이 경우 화학식 2b로 표시되는 형상기억 고분자의 제조가 가능하다. According to another embodiment, R 2 may be a substituent derived from a higher fatty acid represented by Chemical Formula 6, and in this case, it is possible to prepare a shape memory polymer represented by Chemical Formula 2b.

또 다른 구체예에 따르면, R2는 화학식 3, 화학식 4 및 화학식 6의 화합물을 함께 반응시켜 얻어진 중합물에서 유래된 치환기일 수 있으며, 이 경우 상기 화학식 2c 또는 화학식 2d로 표시되는 형상기억 고분자의 제조가 가능하다. According to another embodiment, R 2 may be a substituent derived from a polymer obtained by reacting a compound of Formula 3, Formula 4, and Formula 6 together, in which case the preparation of a shape memory polymer represented by Formula 2c or Formula 2d Is possible.

상기한 단계를 거쳐 제조된, 본 발명에 따른 화학식 1의 형상기억 고분자는 경화를 통해 다양한 형태로 성형이 가능하며, 이때 얻어진 성형품은 형상기억 특성, 생분해성, 및 생체적합성을 동시에 갖는다.The shape memory polymer of Formula 1 according to the present invention prepared through the above steps can be molded into various forms through curing, and the molded article obtained at this time has shape memory properties, biodegradability, and biocompatibility at the same time.

경화는 열경화 방식이 사용될 수 있다.The curing may be a thermosetting method.

열경화는 열을 인가하여 가교화된(cross-linked, 또는 network) 구조를 형성하는 것으로, 화학식 1의 구조 내에 존재하는 카르복실기 및 하이드록시기 사이의 수소 결합이 다각적으로 일어나 상기 가교화된 구조를 형성한다.Thermal curing is to form a cross-linked (or network) structure by applying heat, and hydrogen bonds between the carboxyl group and the hydroxy group present in the structure of Formula 1 occur in various ways to form the cross-linked structure. To form.

열경화 공정은 화학식 1의 형상기억 고분자의 분자량 및 반복 단위의 조성에 따라 달라질 수 있으나, 60 내지 160℃, 바람직하기로 70 내지 160℃, 더욱 바람직하기로 75 내지 140℃에서 5시간 내지 72시간, 10시간 내지 48시간 동안 수행하여 이루어진다.The thermosetting process may vary depending on the molecular weight of the shape memory polymer of Formula 1 and the composition of the repeating unit, but at 60 to 160°C, preferably at 70 to 160°C, more preferably at 75 to 140°C, for 5 hours to 72 hours , By performing for 10 to 48 hours.

열경화된 형상기억 고분자는 20% 내지 97 %의 가교화도를 갖는다. 상기 가교화도는 가교 시간, 온도 또는 농도를 조절하여 달성할 수 있으며, 이러한 가교화도의 용이한 조절로 인해 다양한 분야에 적용이 가능하다.The thermosetting shape memory polymer has a degree of crosslinking of 20% to 97%. The degree of crosslinking can be achieved by controlling the crosslinking time, temperature, or concentration, and can be applied to various fields due to the easy control of the degree of crosslinking.

열경화를 위해 필요한 경우, 열개시제를 더욱 포함할 수 있다. If necessary for thermal curing, a thermal initiator may be further included.

이때 화학식 1의 형상기억 고분자는 기재 상에 코팅층을 형성하여 코팅막 형태로 적용하거나, 다양한 형태의 성형품으로 가공될 수 있다. 이때 성형품은 필름, 시트, 용기, 네트, 적층체, 3D 성형품 등 다양한 형태로 가공될 수 있다. At this time, the shape memory polymer of Formula 1 may be applied in the form of a coating film by forming a coating layer on a substrate, or may be processed into various types of molded products. At this time, the molded product may be processed into various forms, such as a film, sheet, container, net, laminate, and 3D molded product.

코팅 방식은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 분무 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅 등 공지의 방법이 이용된다.The coating method is not particularly limited, but known methods such as spray coating, spin coating, dip coating, bar coating, and gravure coating are used.

또한, 성형 시 성형 공정은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 사출 성형, 압출 성형, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 열 성형, 유동 성형, 압출 발포 성형, 압출 코팅, 블로우 성형, 캘린더 성형 또는 적층 성형 등이 가능하다.In addition, the molding process during molding is not particularly limited in the present invention, and injection molding, extrusion molding, compression molding, transfer molding, thermoforming, flow molding, extrusion foam molding, extrusion coating, blow molding, calender molding or Lamination molding and the like are possible.

일례로, 본 발명에 따른 화학식 1의 형상기억 고분자는 코팅층 또는 필름 형태로 가공되며, 열경화를 통해 경화된 형상기억 고분자는 형상기억 능력, 생분해성 및 생체 적합성 특성을 갖는다. For example, the shape memory polymer of Formula 1 according to the present invention is processed in the form of a coating layer or a film, and the shape memory polymer cured through thermal curing has shape memory capability, biodegradability and biocompatibility characteristics.

형상기억 능력을 갖는 고분자는 형상기억 고분자(SMP, shape memory polymer)라 한다. 형상기억 능력은 특정 조건(온도, 빛, pH, 습도 등)에서 외부의 물리적인 힘(응력)을 가해 일정한 형상으로 고정하고, 다시 외부의 물리적인 힘이 제거된 경우 원래의 상태로 복원되는 능력을 의미한다.Polymers with shape memory ability are called shape memory polymers (SMPs). Shape memory ability is the ability to fix it in a certain shape by applying external physical force (stress) under certain conditions (temperature, light, pH, humidity, etc.), and to restore it to its original state when the external physical force is removed. Means.

형상기억 소재에 있어서 형성기억 특성을 발휘하는 전이온도는 일반적으로 유리전이온도(glass transition temperature, Tg) 혹은 용융온도(melting temperature, Tm) 이상의 온도에서 고무상과 같은 탄성을 가지므로, 형상 기억 특성을 발휘하는 전이온도 범위를 아는 것이 중요하다. In shape memory materials, the transition temperature that exhibits formation memory properties generally has elasticity like rubber at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) or melting temperature (Tm). It is important to know the transition temperature range that exerts.

이에 본 발명에 따른 가교화된 형상기억 고분자는 온도변화에 따른 저장탄성률(storage modulus)을 측정한 경우, 상 전이 온도로 유리전이온도(Tg) 및 용융온도(Tm)를 모두 갖고, 용융온도(Tm) 이상에서 저장탄성률(storage modulus)이 일정한 값으로 유지되는 것을 포함하고 있다. Accordingly, the crosslinked shape memory polymer according to the present invention has both a glass transition temperature (Tg) and a melting temperature (Tm) as a phase transition temperature when the storage modulus according to temperature change is measured, and the melting temperature ( Tm) or more, the storage modulus is maintained at a constant value.

구체적으로, 가교화된 형상기억 고분자의 사용 방법은 용융 온도(Tm) 이상에서 외부로부터 가해진 힘에 의해 형상기억 고분자를 1차 변형한 후, 유리전이온도(Tg)로 냉각하고, 상기 1차 변형을 일으킨 힘을 제거할 경우 상기 1차 변형된 형상을 유지한다. 이때 복원은 용융온도(Tm) 이상으로 가열함으로써 수행할 수 있다.Specifically, the method of using the crosslinked shape memory polymer is to first deform the shape memory polymer by an external force at a melting temperature (Tm) or higher, then cool to a glass transition temperature (Tg), and the first transformation. When removing the force that caused it, the first deformed shape is maintained. At this time, the restoration may be performed by heating above the melting temperature (Tm).

필요한 경우, 추가로 유리전이온도(Tg)에서 다시 힘을 가해 2차 변형을 시킨 후, 상온으로 냉각한 다음 2차 변형을 일으킨 힘을 제거할 경우 2차 변형된 형상을 유지하고, 다시 유리전이온도(Tg)로 온도를 가열하여 복원할 수 있다. If necessary, apply additional force at the glass transition temperature (Tg) to perform secondary deformation, cool to room temperature, and then remove the force that caused the secondary deformation to maintain the secondary deformed shape. It can be restored by heating the temperature to the temperature (Tg).

일 실시예에 따르면, 본 발명의 열경화 후 가교화된 형상기억 고분자는 7 내지 40℃, 바람직하기로 생체 온도와 유사한 20℃ 내지 40℃의 용융온도(Tm), -40 내지 -25 ℃의 유리전이온도(Tg)를 갖는다. 상기 가교화된 형상기억 고분자의 융점이 상기 범위 미만인 경우에는 상온에서 재료의 형태 변형이 일어나기 때문에 생리학의 응용기구로써 적용에 한계가 있으며, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 변형회복율이 저하되어 재료의 형상기억 능력이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. According to an embodiment, the crosslinked shape memory polymer of the present invention is 7 to 40°C, preferably a melting temperature (Tm) of 20°C to 40°C similar to the biological temperature, and -40 to -25°C. It has a glass transition temperature (Tg). When the melting point of the crosslinked shape memory polymer is less than the above range, the shape of the material is deformed at room temperature, so there is a limit to its application as a physiology application device. Conversely, when it exceeds the above range, the deformation recovery rate decreases and the shape of the material Problems with poor memory skills can occur.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 열경화 후 가교화된 형상기억 고분자는 체온의 온도를 포함하고 있는 7 내지 40℃에서 70% 이상, 바람직하기로 70% 내지 100%의 변형회복율, 바람직하기로 20 내지 40℃의 온도에서 80% 내지 100%, 더욱 바람직하기로 87% 내지 99%의 변형회복율을 나타내기 때문에 생리의학 응용기구 또는 의료용 소재 등에 다양한 적용이 가능하다.In particular, the shape memory polymer crosslinked after heat curing according to an embodiment of the present invention is 70% or more, preferably 70% to 100% of the strain recovery rate at 7 to 40°C, including the temperature of the body temperature, preferably Since it exhibits a strain recovery rate of 80% to 100%, more preferably 87% to 99% at a temperature of 20 to 40°C, various applications can be applied to physiological medical applications or medical materials.

한편, 본 발명에 따른 형상기억 고분자 및 이의 가교화된 형상기억 고분자는 인체 내에서 서서히 분해되는 생분해성 특성을 가져 생분해성 고분자라 명명할 수 있다.On the other hand, the shape memory polymer and the crosslinked shape memory polymer according to the present invention may be referred to as a biodegradable polymer because of its biodegradable properties that are slowly degraded in the human body.

본 명세서에서 사용되는 용어, “생분해성(biodegradable)”이라 함은 용해, 분해, 흡수 및 배출과 같은 소멸이 일어나는 반응기전과는 독립적으로 생체 내에 도입(예: 주입, 삽입 또는 이식)되고 난 후에 소멸하도록 선택된 물질임을 나타낸다. 이와 같은 물질의 종류는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 선택할 수 있다. 이들 물질은 소멸되는 반응기전에 따라서 “bioresorbable”, “bioabsorbable” 또는 “biodegradable”과 같은 다른 용어로 언급되기도 한다. 여기서, “생(bio)”이라 함은 고온, 강산 또는 강염기, 자외선 또는 기후조건과 같은 요인에 의해 발생하는 기타 침식(erosion) 과정과는 반대 개념으로, 일정한 생리적 조건 하에 침식이 발생하는 것을 나타낸다.As used herein, the term “biodegradable” means extinction after being introduced into a living body (eg, injection, insertion, or implantation) independently of the reaction before the extinction occurs such as dissolution, decomposition, absorption and excretion. Indicates that the material is selected to be The kind of such a material can be easily selected by a person of ordinary skill in the art. These substances are sometimes referred to by other terms such as “bioresorbable”, “bioabsorbable” or “biodegradable” depending on the reactor that is being destroyed. Here, the term "bio" is the opposite of other erosion processes caused by factors such as high temperature, strong acid or strong base, ultraviolet rays or climatic conditions, and indicates that erosion occurs under certain physiological conditions. .

또한, 본 발명에 따른 형상기억 고분자 및 이의 가교화된 형상기억 고분자는 생체에 대한 특이 반응이 일어나지 않는 생체적합성 특성을 가져 생체적합성 고분자라 명명할 수 있다.In addition, the shape memory polymer and the crosslinked shape memory polymer according to the present invention may be referred to as a biocompatible polymer because it has a biocompatibility characteristic in which no specific reaction to a living body occurs.

본 명세서에서 사용되는 용어, “생체적합성”이라 함은 일정한 이용의 목적으로 조성된 체내 조건에서 실질적으로 무독성이고, 환자의 생리학적 체계에 의해 실질적으로 거부되지 않는(즉, 비항원성인) 물질임을 나타낸다. 생체적합성은 국제표준화기구(ISO) 10993호 및/또는 미국약전(USP) 23 및/또는 미국식품의약청(FDA) blue book memorandum G95-1 호(원제:“Use of International Standard ISO-10993, Biological Evaluation of Medical Devices Part-1: Evaluation and Testing”)에 나와있는 생체적합성 시험을 통과하는지 여부에 따라 평가된다. 통상적으로, 이들 시험은 물질의 독성, 감염성, 발열성, 자극가능성, 반응성, 용혈활성, 발암성 및/또는 면역원성을 측정하는 것이다. 생체적합성 구조 또는 물질은 대부분의 환자의 생체에 도입되었을 때 장시간 지속적이거나 상승적인 유해한 생물학적 반응을 일으키지 않으며, 통상적으로 수술 또는 생물체에 이물질을 도입하였을 때 수반하는 가벼운 일시적인 염증과는 구별되는 것이다.The term “biocompatibility” as used herein refers to a substance that is substantially non-toxic in the body conditions formulated for the purpose of certain use and is not substantially rejected (ie, non-antigenic) by the physiological system of the patient. Show. Biocompatibility is determined by International Organization for Standardization (ISO) 10993 and/or US Pharmacopoeia (USP) 23 and/or US Food and Drug Administration (FDA) blue book memorandum G95-1 (Original title: “Use of International Standard ISO-10993, Biological Evaluation. of Medical Devices Part-1: Evaluation and Testing”). Typically, these tests measure the toxicity, infectivity, pyrogenicity, irritability, reactivity, hemolytic activity, carcinogenicity and/or immunogenicity of a substance. Biocompatible structures or substances do not cause long-lasting or synergistic harmful biological reactions when introduced into the living body of most patients, and are distinguished from mild transient inflammation usually accompanied by surgery or when foreign substances are introduced into living organisms.

전술한 바의 형상기억 능력, 생분해성 및 생체적합성의 특성에 의해, 본 발명에 따른 화학식 1의 형상기억 고분자 및 이의 가교화된 형상기억 고분자는 전자, 자동차, 식품, 화장품, 농업 및 의료 분야 등에 폭넓게 활용될 수 있다.Due to the characteristics of shape memory ability, biodegradability and biocompatibility as described above, the shape memory polymer of Formula 1 and crosslinked shape memory polymers thereof according to the present invention are used in the fields of electronics, automobiles, food, cosmetics, agriculture and medicine, etc. It can be widely used.

구체적으로 의료용 소재에 적용될 수 있다.Specifically, it can be applied to medical materials.

일 응용 예로, 상기 의료용 소재는 이식형 의료 장치로서 적용될 수 있다. 상기 이식형 의료 장치는 체내에 이식되는 의료 장치로서, 협착증(stenoses) 치료용 혈관 내 스텐트(intravascular stents), 비뇨기(urinary), 담즙(biliary), 기관기관지(tracheobronchial), 식도(oesophageal), 신장(renal)의 관(tract)들 및 하대정맥(inferior vena cava)의 개구부를 유지하기 위한 스텐트 등으로 사용될 수 있다.As an application example, the medical material may be applied as an implantable medical device. The implantable medical device is a medical device that is implanted into the body, and includes intravascular stents, urinary, biliary, tracheobronchial, esophageal, and kidney for treating stenoses. It can be used as a stent for maintaining the openings of the (renal) tracts and the inferior vena cava.

다른 하나의 응용 예로는 조직 접착제, 조직 봉합제, 또는 지혈제일 수 있다.Another application example may be a tissue adhesive, a tissue sealant, or a hemostatic agent.

조직 접착제나 조직 봉합제로서 외과 수술용 봉합사를 대체 할 수 있고, 불필요한 혈관을 폐색하는데 사용될 수 있으며, 안면조직, 연골 등의 연조직과 뼈, 치아 등의 경조직 지혈 및 봉합에 이용될 수 있고, 피부, 혈관, 소화기, 뇌신경, 성형외과, 정형외과 등의 여러 영역에서 사용할 수 있다. As a tissue adhesive or tissue suture, it can replace surgical sutures, can be used to block unnecessary blood vessels, can be used for hemostasis and suture of soft tissues such as facial tissues and cartilage and hard tissues such as bones and teeth, and skin It can be used in various areas such as blood vessels, digestive organs, cranial nerves, plastic surgery, orthopedic surgery.

또한, 조직의 손상된 부분을 접착시키거나 조직에서 공기/유체가 누출되는 것을 봉합하거나, 의료기구를 조직에 접착시키거나 또는 조직의 결함부분을 채우는데 이용될 수 있다. 용어 "생체 조직"은 특별하게 제한되지 않으며, 예를 들어 피부, 뼈, 신경, 액손, 연골, 혈관, 각막, 근육, 근막, 뇌, 전립선, 유방, 자궁내막, 폐, 비장, 소장, 간, 정소, 난소, 경부, 직장, 위, 림프절, 골수 및 신장 등을 포함한다.In addition, it may be used to adhere damaged portions of tissue, seal leaks of air/fluid from tissue, adhere medical devices to tissue, or fill defective portions of tissue. The term “living tissue” is not specifically limited, for example skin, bone, nerve, axon, cartilage, blood vessel, cornea, muscle, fascia, brain, prostate, breast, endometrial, lung, spleen, small intestine, liver, Includes testes, ovaries, neck, rectum, stomach, lymph nodes, bone marrow and kidneys.

또한, 혈관과 같은 관 구조의 봉합 및 누출을 방지하는 데에도 이용될 수 있다.In addition, it can be used to seal and prevent leakage of tubular structures such as blood vessels.

또 다른 하나의 응용 예로, 유착 방지제로 이용될 수 있다. 유착이란 모든 수술 부위에서 발생하는 것으로 수술 부위의 주변에서 다른 조직들이 상처 주위에 달라붙는 현상이다. 예컨대 수술 후에 노출된 조직에 적용되어 그 조직과 주위의 조직 사이에 발생되는 유착을 방지하는 데 이용될 수 있다. 예컨대 장기 유착 방지제, 특히 장 유착 방지제로 사용될 수 있다.As another application example, it may be used as an anti-adhesion agent. Adhesion occurs at all surgical sites, and is a phenomenon in which other tissues stick around the wound around the surgical site. For example, it may be applied to exposed tissue after surgery and used to prevent adhesion between the tissue and surrounding tissue. For example, it can be used as an agent for preventing long-term adhesion, in particular as an agent for preventing intestinal adhesion.

또 다른 하나의 응용 예로, 조직공학용 지지체로 사용될 수 있다. 조직공학 기술이란 환자의 조직으로부터 분리된 세포를 지지체에 배양하여 세포-지지체 복합체를 제조한 후 체내 이식하는 기술을 말하며, 조직공학 기술은 인공피부, 인공뼈, 인공연골, 인공각막, 인공혈관, 인공근육 등 인체의 거의 모든 장기의 재생에 적용되고 있다. 본 발명의 형상기억 고분자 및 이의 가교화된 폴리에스테르는 다양한 생체 분자에 접착이 가능하므로 조직공학용 지지체로 사용될 수 있으며, 나아가 화장품, 상처피복재, 치과용 매트릭스 등의 의료용 소재로도 활용될 수 있다.As another application example, it can be used as a support for tissue engineering. Tissue engineering technology refers to the technology of culturing cells isolated from the patient's tissue on a scaffold to produce a cell-support complex and then transplanting it into the body.Tissue engineering technology includes artificial skin, artificial bone, artificial cartilage, artificial cornea, artificial blood vessels, It is applied to the regeneration of almost all organs of the human body such as artificial muscles. The shape memory polymer of the present invention and its crosslinked polyester can be used as a support for tissue engineering because it can be adhered to various biomolecules, and further, it can be used as a medical material such as cosmetics, wound covering materials, and dental matrices.

그 외에도, 천공, 열창, 절개 등의 치료, 각막 이식, 인공 각막 삽입과 같은 안과적 접합; 보정장치, 가공의치, 치관 장착, 흔들리는 치아 고정, 부러진 치아 치료 및 충진제 고정과 같은 치과적 접합; 혈관 접합, 세포조직 접합, 인공재료이식, 상처 봉합과 같은 외과적 치료; 뼈, 인대, 힘줄, 반월(meniscus) 및 근육 치료 및 인공재료 이식과 같은 정형외과적 치료; 또는 약물 전달용 담체 등으로 이용될 수 있다.In addition, ophthalmic bonding such as perforation, fissure, treatment of incisions, corneal transplantation, and artificial corneal insertion; Dental bonding such as orthodontic devices, machined dentures, crown mounting, swaying teeth fixation, broken teeth treatment and filler fixation; Surgical treatments such as vascular bonding, tissue bonding, artificial material transplantation, and wound closure; Orthopedic treatments such as bone, ligament, tendon, meniscus and muscle treatment and implantation of artificial materials; Alternatively, it may be used as a carrier for drug delivery.

[실시예][Example]

이하에서는, 본 발명을 한정하지 않는 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail according to examples that do not limit the present invention. It goes without saying that the following examples of the present invention are intended to embodi the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. Therefore, what can be easily inferred by experts in the technical field to which the present invention pertains from the detailed description and examples of the present invention is interpreted as belonging to the scope of the present invention.

실시예 1 : 말단 및 측쇄에 스테아릴기를 갖는 폴리(글리세롤-co-세바케이트-스테아르산) 공중합체(PGSS-S)의 제조Example 1: Preparation of a poly(glycerol-co-sebacate-stearic acid) copolymer (PGSS-S) having a stearyl group at the terminal and side chain

질소 분위기 하에 250 ml 둥근 바닥 플라스크에 세바식산 92.7 g(0.46 mol)을 녹이기 위해 150℃에서 교반을 시작하였다. 세바식산이 녹은 후 주사기를 통하여 글리세롤 42.2 g(0.46 mol)을 주입한 다음, 이 상태에서 23시간동안 교반하였다. Stirring was started at 150° C. to dissolve 92.7 g (0.46 mol) of sebacic acid in a 250 ml round bottom flask under a nitrogen atmosphere. After sebacic acid was dissolved, 42.2 g (0.46 mol) of glycerol was injected through a syringe, followed by stirring in this state for 23 hours.

다음으로, 23시간이 지난 후 종이 깔대기를 통하여 스테아르산 65.2 g(0.23 mol)을 주입하였다. 스테아르산을 넣은 후 한시간 정도 교반을 하고, 감압 펌프를 통하여 500 mmHg에서 1시간동안 감압 하에서 교반을 진행해주었다. 반응 후 제조된 PGSS-S 공중합체를 회수하였다. Next, after 23 hours had passed, 65.2 g (0.23 mol) of stearic acid was injected through a paper funnel. After adding stearic acid, the mixture was stirred for about an hour, and stirring was performed under reduced pressure for 1 hour at 500 mmHg through a reduced pressure pump. After the reaction, the prepared PGSS-S copolymer was recovered.

상기 제조된 PGSS-S 공중합체의 중량평균 분자량 및 구조 분석을 위해 겔 투과크로마토그래피(GPC; Gel Permeation Chromatography) 장비 및 핵자기공명분광기(1H-NMR Spectroscopy)를 이용하였다.Gel Permeation Chromatography (GPC) equipment and nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR Spectroscopy) were used to analyze the weight average molecular weight and structure of the prepared PGSS-S copolymer.

중량평균 분자량(MW)은 agilent 사의 겔 투과크로마토그래피(GPC; Gel Permeation Chromatography)장비를 이용하여 측정하였으며, 이때 사용된 컬럼은 Shodex 802, 803, 804이며, 사용된 용매는 클로로포름이고, 유속은 1mL/min 로 측정하였다. The weight average molecular weight (MW) was measured using agilent's Gel Permeation Chromatography (GPC) equipment, and the columns used were Shodex 802, 803, 804, the solvent used was chloroform, and the flow rate was 1 mL. It was measured in /min.

상기 반응을 통하여, 중량평균분자량이 각각 1,486 g/mole(샘플 A), 1,756 g/mole(샘플 B), 2,738 g/mole(샘플 C), 3,157 g/mole(샘플 D), 3,710 g/mole(샘플 E)인 PGSS-S 공중합체를 제조하였다.Through the above reaction, the weight average molecular weight was 1,486 g/mole (Sample A), 1,756 g/mole (Sample B), 2,738 g/mole (Sample C), 3,157 g/mole (Sample D), 3,710 g/mole, respectively. (Sample E), a PGSS-S copolymer was prepared.

도 1은 PGSS-S 공중합체의 1H-NMR 스펙트럼으로, 1H-NMR 분석을 통하여 상기 PGSS-S 공중합체가 제조되었음을 확인하였다. 참고로, 상기 도 1에서 상기 글리세롤(Glycerol)의 OH기는 중량평균분자량 및 가교도에 따라 글리세롤, 세바식산, 스테아르산 및 이들의 중합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 치환기로 치환된 것이다.1 is a 1H-NMR spectrum of a PGSS-S copolymer, and it was confirmed that the PGSS-S copolymer was prepared through 1H-NMR analysis. For reference, the OH group of the glycerol (Glycerol) in FIG. 1 is substituted with any one substituent selected from the group consisting of glycerol, sebacic acid, stearic acid, and polymers thereof according to the weight average molecular weight and degree of crosslinking.

실험예 1 : 열가교 반응 및 물성 분석Experimental Example 1: Thermal crosslinking reaction and analysis of physical properties

(1) 가교화된 PGSS-S 필름 제조(1) Preparation of crosslinked PGSS-S film

상기 실시예 1에서 제조한 PGSS-S 공중합체를 80℃에 30분간 방치하여 용해하였다. The PGSS-S copolymer prepared in Example 1 was allowed to stand at 80° C. for 30 minutes to dissolve.

이어, 필름을 제조하기 위하여 가로 15 mm, 세로 50 mm, 두께 0.9 mm로 가공된 테프론 몰드에 고분자 1 ml을 마이크로 피펫을 이용하여 부었다. 그렇게 준비된 몰드를 진공 오븐에 넣어 120℃, 1 torr에서 48시간 동안 감압을 진행하였다. 감압을 진행하는 동안 고분자에서는 가교 반응이 진행되면서 물이 생성되어 기포가 발생되는 것을 확인하였다. 가교 반응이 끝난 후 도 2와 같이, 투명한 노란색 필름이 생성되는 것을 확인하였다. Subsequently, 1 ml of a polymer was poured into a Teflon mold processed to have a width of 15 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.9 mm to prepare a film using a micropipette. The mold thus prepared was put into a vacuum oven and decompressed at 120° C. and 1 torr for 48 hours. During the decompression, it was confirmed that water was generated in the polymer as the crosslinking reaction proceeded to generate air bubbles. After the crosslinking reaction was completed, it was confirmed that a transparent yellow film was formed as shown in FIG. 2.

(2) 가교화도 분석(2) Analysis of crosslinking degree

상기 (1)에서 PGSS-S 공중합체 용액의 농도 및 온도를 달리하여 열경화를 수행하였고, 이에 따른 가교화도를 측정하여 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다. 이때 가교화도는 KSC3004 28항을 참고하여 PGSS-MA 필름을 녹일 수 있는 메틸렌 클로라이드를 사용하여 측정하였다.Thermal curing was performed by varying the concentration and temperature of the PGSS-S copolymer solution in (1), and the degree of crosslinking accordingly was measured and shown in Tables 1 and 2 below. At this time, the degree of crosslinking was measured using methylene chloride capable of dissolving the PGSS-MA film with reference to KSC3004 section 28.

NoNo 분자량(g/mol)Molecular weight (g/mol) 온도(℃)Temperature(℃) 시간(hr)Time(hr) 압력(torr)Pressure (torr) 가교도(%)Degree of crosslinking (%) 샘플 ASample A 1,4861,486 120120 4848 1One 58.258.2 샘플 BSample B 1,7561,756 60.160.1 샘플 CSample C 2,7382,738 72.872.8 샘플 DSample D 3,5173,517 68.168.1 샘플 ESample E 3,7103,710 90.590.5

상기 표 1을 보면, 분자량이 증가함에 따라 가교화도가 증가하는 경향을 보였다. Referring to Table 1, as the molecular weight increases, the degree of crosslinking tends to increase.

또한, 도 2를 보면, PGSS-S 공중합체가 기판 상에 필름 상태로 존재하며, 바닥면에 붙어서 떨어지지 않는 것으로 보아 열처리를 통해 열가교가 발생함을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 2, it can be seen that the PGSS-S copolymer is present in the form of a film on the substrate and does not fall off by being attached to the bottom surface, so that thermal crosslinking occurs through heat treatment.

(3) Tm 및 융해열 측정(3) Tm and heat of fusion measurement

융점 및 융해열은 TA Instrument 사의 시차주사 열량분석기(DSC; Differential Scanning Calorimetry) 장비를 이용하여 알루미늄 팬 내에 2 내지 5mg 사이의 샘플 질량을 가지고 측정하였다. 그리고, 램프의 속도는 10℃/min으로 3분 등온을 포함하여 -50℃부터 100℃까지 한번 반복하여 측정하였다.The melting point and heat of fusion were measured with a sample mass of between 2 and 5 mg in an aluminum pan using a differential scanning calorimetry (DSC) equipment manufactured by TA Instrument. In addition, the speed of the ramp was measured repeatedly from -50°C to 100°C, including isothermal for 3 minutes at 10°C/min.

비교를 위하여 기존의 PGS(폴리(글리세롤-세바케이트))를 합성하고 이를 비교군으로 측정하였고, 가교된 필름을 실험군으로 측정하였다. For comparison, conventional PGS (poly(glycerol-sebacate)) was synthesized and measured as a comparative group, and a crosslinked film was measured as an experimental group.

도 3은 가교화된 PGSS-S 필름과, PGS 필름의 DSC 분석 결과이다. 도 3을 보면, 본 발명에 따른 가교화된 PGSS-S 필름의 Tm이 29.7℃를 가지고, PGS 필름은 7.5℃를 가짐을 알 수 있다. 3 is a crosslinked PGSS-S film and DSC analysis results of the PGS film. 3, it can be seen that the crosslinked PGSS-S film according to the present invention has a Tm of 29.7°C and a PGS film of 7.5°C.

또한, 융해열(Hm; melting enthalpy)은 본 발명에 따른 가교화된 PGSS-S 필름이 27.4 J/g을 가지고, PGS 필름은 21.2 J/g을 가짐을 알 수 있다. In addition, the heat of fusion (Hm; melting enthalpy) can be seen that the crosslinked PGSS-S film according to the present invention has 27.4 J/g, and the PGS film has 21.2 J/g.

실험예 2 : 형상기억 특성 분석Experimental Example 2: Analysis of shape memory characteristics

본 발명에 따라 가교화된 PGSS-S 공중합체 필름(농도 300wt/v %, 30분 광조사)의 형상기억 특성을 확인하기 위해 하기와 같이 수행하였고, 얻어진 결과를 도 4에 나타내었다.In order to confirm the shape memory characteristics of the crosslinked PGSS-S copolymer film (concentration 300wt/v%, 30 minutes light irradiation) according to the present invention, it was carried out as follows, and the obtained results are shown in FIG.

실험군(experiment)Experiment 초기Early 초기 필름 길이 측정Initial film length measurement 변형transform - 50℃의 3차 증류수에 넣고 연신 후 길이 측정
- 10℃의 3차 증류수에 1분간 방치
-Put it in 3rd distilled water at 50℃ and measure the length after stretching
-Leave for 1 minute in 3rd distilled water at 10℃
복원restore 38℃의 3차 증류수에 2분간 방치 후 길이 측정Length measurement after leaving for 2 minutes in 3rd distilled water at 38℃

도 4는 샘플 C, 샘플 D 및 샘플 E의 형상기억 특성을 보여주는 사진으로, 본 발명에 따른 가교화된 PGSS-S 필름은 (a) 초기상태(Initial), (b) 변형된 상태(Stretched), (c) 복원된 상태(Recovery)를 확인한 결과, 초기 온도로 다시 온도 조절하였더니 초기 상태로 그 형상이 다시 복원된 것을 확인할 수 있었다. Figure 4 is a photograph showing the shape memory characteristics of Samples C, D, and E, the crosslinked PGSS-S film according to the present invention is (a) initial state (b) deformed state (Stretched) , (c) As a result of checking the restored state (Recovery), when the temperature was adjusted back to the initial temperature, it was confirmed that the shape was restored to the initial state.

보다 구체적으로, 가교화된 PGSS-S 필름의 변형 회복율을 측정하였다. More specifically, the strain recovery rate of the crosslinked PGSS-S film was measured.

상기 변형 회복율은 아래와 같은 계산식 1로 정의되며, 고분자 수지의 형상기억 거동의 지표로 사용될 수 있다.The strain recovery rate is defined by the following calculation equation 1, and can be used as an index of the shape memory behavior of the polymer resin.

[계산식 1][Calculation 1]

변형 회복률(Rr, %)={(Ie-Ir)/(Ie-Io)}×100Strain recovery rate (Rr, %)={(Ie-Ir)/(Ie-Io)}×100

Io: 초기 샘플의 길이Io: length of initial sample

Ie: 변형된 샘플의 길이Ie: length of deformed sample

Ir: 회복 후의 샘플의 길이Ir: the length of the sample after recovery

샘플 CSample C 샘플 DSample D 샘플 ESample E IoIo 5.0cm5.0cm 5.0cm5.0cm 5.0cm5.0cm IeIe 9.0cm9.0cm 11.9cm11.9cm 7.0cm7.0cm IrIr 5.0cm5.0cm 5.4cm5.4cm 5.0cm5.0cm 변형 회복율Strain recovery rate 100.0%100.0% 91.5%91.5% 100.0%100.0%

상기 표 3에 따르면, 가교화된 PGSS-S 샘플 C 필름은 Io가 5.0cm, Ie가 9.0cm, Ir이 5.0cm로 측정되어, 신장률 80.0 %, 변형 회복율이 약 100.0 %로 계산되고, PGSS-S 샘플 D 필름은 Io가 5.0cm, Ie가 11.9cm, Ir이 5.4cm로 측정되어, 신장률 147.9 %, 변형 회복율이 약 91.5%로 계산되며, PGSS-S 샘플 E 필름은 Io가 5.0cm, Ie가 7.0cm, Ir이 5.0cm로 측정되어, 신장률 40.0 %, 변형 회복율이 약 100.0 %로 기존 연구의 변형 회복률 85.0% 대비 복원력이 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 융점이 낮아 생체재료로 적합한 것으로 판단된다.According to Table 3, in the crosslinked PGSS-S sample C film, Io was measured as 5.0 cm, Ie was 9.0 cm, and Ir was 5.0 cm, and the elongation rate was 80.0% and the strain recovery rate was calculated to be about 100.0%, and PGSS- The S sample D film has an Io of 5.0 cm, an Ie of 11.9 cm, and an Ir of 5.4 cm, and the elongation rate is 147.9%, and the strain recovery rate is about 91.5%, and the PGSS-S sample E film has an Io of 5.0cm, Ie A was measured as 7.0cm and Ir was 5.0cm, and it was confirmed that the elongation rate was 40.0% and the strain recovery rate was about 100.0%, which was excellent in resilience compared to the 85.0% strain recovery rate in the previous study.

Claims (11)

하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 형상기억 고분자:
[화학식 1]
Figure 112020054789346-pat00016

(상기 화학식 1에서,
R1은 선형 또는 가지형의 C18~C25의 알킬기 또는 선형 또는 가지형의 C18~C25의 하이드록시 알킬기이고,
R2는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-, CH3(CH2)rCOO-(17≤r≤25), 또는 -[A]a-[B]b-[C]c이고, 이때 A는 -OC(=O)(CH2)8-C(=O)O- 또는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-이고, B는 -CH2-CH(OH)CH2- 또는 HOCH2-CH(OH)CH2-이고, C는 -(CH2)rCOO- 또는 CH3(CH2)rCOO-(18≤r≤20)이고, 1≤a≤10, 1≤b≤10, 및 0≤c≤10이고,
n은 1 내지 100의 정수이다.)
A shape memory polymer comprising a repeating unit represented by the following Formula 1:
[Formula 1]
Figure 112020054789346-pat00016

(In Formula 1,
R 1 is a linear or branched C18 to C25 alkyl group or a linear or branched C18 to C25 hydroxy alkyl group,
R 2 is HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, CH 3 (CH 2 )rCOO-(17≤r≤25), or -[A]a-[B]b- [C]c, wherein A is -OC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O- or HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, and B Is -CH 2 -CH(OH)CH 2 -or HOCH 2 -CH(OH)CH 2 -, and C is -(CH 2 )rCOO- or CH 3 (CH 2 )rCOO-(18≤r≤20) And, 1≤a≤10, 1≤b≤10, and 0≤c≤10,
n is an integer from 1 to 100.)
제1항에 있어서,
R1은 선형 또는 가지형의 C18~C20의 알킬기 또는 선형 또는 가지형의 C18~C20의 하이드록시 알킬기이고,
R2는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-, CH3(CH2)rCOO-(18≤r≤25), 또는 -[A]a-[B]b-[C]c이고, 이때 A는 -OC(=O)(CH2)8-C(=O)O- 또는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-이고, B는 -CH2-CH(OH)CH2- 또는 HOCH2-CH(OH)CH2-이고, C는 -(CH2)rCOO- 또는 CH3(CH2)rCOO-(18≤r≤20)이고, 1≤a≤5, 1≤b≤5, 및 1≤c≤5이며, -[A]a-[B]b-[C]c는 랜덤으로 연결된 구조를 가지고,
n은 5 내지 70의 정수인, 형상기억 고분자.
The method of claim 1,
R 1 is a linear or branched C18 to C20 alkyl group or a linear or branched C18 to C20 hydroxy alkyl group,
R 2 is HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, CH 3 (CH 2 )rCOO-(18≤r≤25), or -[A]a-[B]b- [C]c, wherein A is -OC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O- or HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, and B Is -CH 2 -CH(OH)CH 2 -or HOCH 2 -CH(OH)CH 2 -, and C is -(CH 2 )rCOO- or CH 3 (CH 2 )rCOO-(18≤r≤20) And, 1≤a≤5, 1≤b≤5, and 1≤c≤5, -[A]a-[B]b-[C]c has a randomly connected structure,
n is an integer of 5 to 70, shape memory polymer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 형상기억 고분자는 중량평균 분자량이 500 내지 5,000 g/mol인, 형상기억 고분자.
The method of claim 1,
The shape memory polymer has a weight average molecular weight of 500 to 5,000 g/mol, shape memory polymer.
제1항에 있어서,
상기 형상기억 고분자는 열경화 후 신장률이 40 % 이상이고,
변형 회복률이 80 내지 100 %인, 형상기억 고분자.
The method of claim 1,
The shape memory polymer has an elongation of 40% or more after heat curing,
A shape memory polymer having a strain recovery rate of 80 to 100%.
제1항에 있어서,
상기 형상기억 고분자는 열가교 이후 7 내지 40℃의 융점을 갖는, 형상기억 고분자.
The method of claim 1,
The shape memory polymer has a melting point of 7 to 40 ℃ after thermal crosslinking, the shape memory polymer.
하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
(a) 화학식 3의 화합물과 화학식 4의 화합물을 반응시키는 단계; 및
(b) 얻어진 화학식 5의 폴리머를 화학식 6의 화합물과 반응시키는 단계;를 포함하는, 화학식 1로 표시되는 형상기억 고분자의 제조방법:
[반응식 1]
Figure 112020054789346-pat00018

(상기 반응식 1에서,
R1은 선형 또는 가지형의 C6~C25의 알킬기 또는 선형 또는 가지형의 C6~C25의 하이드록시 알킬기이고,
R2는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-, CH3(CH2)rCOO-(6≤r≤25), 또는 -[A]a-[B]b-[C]c이고, 이때 A는 -OC(=O)(CH2)8-C(=O)O- 또는 HOC(=O)(CH2)8-C(=O)O-이고, B는 -CH2-CH(OH)CH2- 또는 HOCH2-CH(OH)CH2-이고, C는 -(CH2)rCOO- 또는 CH3(CH2)rCOO-(8≤r≤20)이고, 1≤a≤10, 1≤b≤10, 및 0≤c≤10이고,
n은 1 내지 100의 정수이다.)
As shown in Scheme 1 below,
(a) reacting the compound of formula 3 with the compound of formula 4; And
(b) reacting the obtained polymer of formula 5 with the compound of formula 6; a method for producing a shape memory polymer represented by formula 1, including:
[Scheme 1]
Figure 112020054789346-pat00018

(In the above Scheme 1,
R 1 is a linear or branched C6 to C25 alkyl group or a linear or branched C6 to C25 hydroxy alkyl group,
R 2 is HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, CH 3 (CH 2 )rCOO-(6≤r≤25), or -[A]a-[B]b- [C]c, wherein A is -OC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O- or HOC(=O)(CH 2 ) 8 -C(=O)O-, and B Is -CH 2 -CH(OH)CH 2 -or HOCH 2 -CH(OH)CH 2 -, and C is -(CH 2 )rCOO- or CH 3 (CH 2 )rCOO-(8≤r≤20) And, 1≤a≤10, 1≤b≤10, and 0≤c≤10,
n is an integer from 1 to 100.)
제7항에 있어서,
상기 화학식 6의 화합물은 카프릴산(Caprylic acid), 카프릭산(Capric acid), 운데칸산(Undecanoic acid), 라우릭산(Lauric acid), 트리데칸산(Tridecanoic acid), 미리스틴산(Myristic acid), 펜타데칸산(Pentadecanoic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 팔미토레인산(Palmitoleic acid), 헵타데칸산(Heptadecanoic acid), 스테아린산(Stearic acid), 올레인산(Oleic acid), 리시놀레인산(Ricinoleic acid), 리놀레인산(Linoleic acid), 아라키드산(Arachidic acid), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트리코사노산(Tricosanoic acid), 에루스산(Erucic acid), 베헨산(Behenic acid), 리그노세르산(Lignoceric acid), 및 네르본산(Nervonic acid)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 형상기억 고분자의 제조방법.
The method of claim 7,
The compound of Formula 6 is Caprylic acid, Capric acid, Undecanoic acid, Lauric acid, Tridecanoic acid, Myristic acid. ), Pentadecanoic acid, Palmitic acid, Palmitoleic acid, Heptadecanoic acid, Stearic acid, Oleic acid, Ricinoleic acid (Ricinoleic acid), Linoleic acid, Arachidic acid, Arachidonic acid, Tricosanoic acid, Erucic acid, Behenic acid , Lignoceric acid (Lignoceric acid), and one or more selected from the group consisting of nervonic acid (Nervonic acid), a method for producing a shape memory polymer.
제7항에 있어서,
상기 형상기억 고분자는 열가교 반응을 더욱 수행하는, 형상기억 고분자의 제조방법.
The method of claim 7,
The shape memory polymer further performs a thermal crosslinking reaction, a method of manufacturing a shape memory polymer.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 형상기억 고분자를 포함하는 의료용 소재.
A medical material comprising the shape memory polymer according to any one of claims 1 to 6.
제10항에 있어서,
상기 의료용 소재는 스텐트, 조직 접착제, 조직 봉합제, 지혈제, 유착 방지제, 또는 조직공학용 지지체인 의료용 소재.
The method of claim 10,
The medical material is a stent, a tissue adhesive, a tissue suture, a hemostatic agent, an anti-adhesion agent, or a medical material that is a tissue engineering support.
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