KR102318002B1 - 폴리페놀계 금속-유기 구조체로 코팅된 임플란트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 임플란트 모재; 및 상기 임플란트 모재 상에 제공되고, 폴리페놀계 금속-유기 구조체를 포함하는 기능성 코팅층;을 포함하는 임플란트를 제공한다.

Description

폴리페놀계 금속-유기 구조체로 코팅된 임플란트{Implant coated with polyphenol-based metal-organic framework}

본 발명은 폴리페놀계 금속-유기 구조체로 코팅된 임플란트에 관한 것이다.

다공성 금속-유기 구조체(metal-organic framework; MOF)는 중심금속 이온이 유기리간드와 결합하여 형성된 다공성 유무기 고분자 화합물로 정의될 수 있으며, 구조 내에 유기물과 무기물을 모두 포함하고 분자 크기 또는 나노 크기의 세공구조를 갖는 결정성 화합물을 의미한다. 다공성 금속-유기 구조체는 보다 광범위한 의미의 다공성 유무기혼성체 및 다공성 배위고분자 등과 큰 구분 없이 사용되며 최근에 많은 연구가 이루어지고 있다.

이러한, 다공성 금속-유기 구조체는 무기물 외에 유기물 성분을 함유하고 있으므로 비록 열적 안정성이 무기물에 비해 약하나, 구조적 안정성과 높은 비표면적을 가져 다양한 응용 가능성을 가지고 있다. 특히, 다공성 금속-유기 구조체는 가스-흡착과 촉매 등에 활발하게 적용되고 있다.

임플란트는 생체 내에 매식되어 소기의 기능을 발휘하는 생체 매식용 의료기구로서, 골막하 임플란트, 골관통 임플란트, 골내 임플란트 등이 있다. 임플란트는 생체 친화적이며 안정적인 재료를 사용하여 부작용이 없고 화학 및 생화학적 반응을 유발하지 않도록 제조되어야 하며, 생체 내에 매식된 후 골과 임플란트 사이에 연조직이 개입되지 않고 완전한 골로만 채워짐으로써 골과 결합하는 골 결합력이 높아야 한다. 이와 같은 이유로 임플란트에는 순수 티타늄이 주로 사용되고 있지만, 인공관절 등 정형외과 분야에는 보다 강도가 우수한 티타늄 합금이 사용되고 있다.

즉, 티타늄과 티타늄 합금 등은 생체적합성이 뛰어나 주위 조직에 대해 양호한 생체 친화성을 보일 뿐 아니라 화학 및 생화학적으로 안정적이며, 생체에 대한 독성이 거의 없는 것으로 알려져 있다. 이러한 티타늄의 생체적합성은 안정된 부동태 피막에 의한 것으로, 이러한 부동태 피막이 생체와 이루는 계면이 골 유착에 중요하다고 보고되고 있으며, 티타늄과 티타늄 합금은 넓은 면적을 갖는 임플란트에 가장 적합한 재료로 알려져 있다.

세포의 부착과 증식, 분화는 골과 임플란트 계면의 고정을 위하여 중요한 과정이며, 이 과정이 임플란트 시술의 성공을 좌우하는 열쇠가 되기 때문에 임플란트 표면 특성은 매우 중요하다. 상기와 같은 이유로 다양한 형태의 표면처리 방법들이 연구 개발되고 있고, 임플란트 표면에 금 나노입자, 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite: HAP) 등을 코팅하거나 플라즈마 처리를 하는 등 이미 상당 수의 방법들이 실용화되어 있다.

한편, 체내에 식립된 임플란트 주변에 감염이 발생하는 경우 매우 치료가 곤란하며, 인공 관절을 제거하고 항생제를 함유한 골 시멘트를 삽입하는 등의 수술을 하거나 항생제를 장기 투여해야 하는 등 환자에게도 큰 부담이 된다. 또한, 폐렴, 요로 감염 등의 합병증이 발생하며, 심하면 사망에 이르는 경우도 있다. 이에 따라 항생제 등의 약물을 방출할 수 있는 임플란트에 대한 요구 증가되고 있으나, 이에 대한 개발은 미비한 상태이다.

한국 공개특허 제10-2019-0042182호

본 발명의 일 과제는, 약물의 방출제어가 가능한 폴리페놀계 금속-유기 구조체로 코팅된 임플란트를 제공함으로써, 폴리페놀계 금속-유기 구조체에 담지된 약물의 방출을 제어하는 동시에 폴리페놀 및 금속 이온이 함께 방출됨으로써 치료 효과를 개선하는 것이다.

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.

본 발명자들은 다공성 타이타늄 임플란트 상에 폴리페놀계 금속-유기 구조체를 코팅함으로써 임플란트의 약물 및 폴리페놀 방출 제어능이 향상되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 일 양태는 임플란트 모재; 및 상기 임플란트 모재 상에 제공되고, 폴리페놀계 금속-유기 구조체 및 약물을 포함하는 기능성 코팅층;을 포함하는 임플란트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 임플란트 모재는 다공성 소재일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 임플란트 모재는 타이타늄, 마그네슘, 철, 알루미늄, 구리 및 이의 합금 중 어느 하나인 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 및 상기 리간드에 배위 결합된 금속 이온을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리페놀계 유기 리간드는 갈산(gallic acid), 페룰산(ferulic acid), 엘라그산(ellagic acid), 바닐린산(vanillic acid), 시링산(syringic acid), p-쿠마린산(p-coumaric acid), 카페산(caffeic acid), 시나핀산(sinapinic acid), 탄닌산(tannic acid) 및 커큐민(curcumin)으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 이온은 Zn²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Fe³⁺, Ti⁴⁺ 및 Mn²⁺로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 1 몰에 대하여, 금속 이온 0.1몰 내지 2.0 몰을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체의 평균 기공 크기는 5 Å 내지 50 Å일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기능성 코팅층은 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체의 기공에 포함되는 약물을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 약물은 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체 100중량부에 대하여, 10 내지 70중량부로 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 일 양태는 임플란트 모재를 제1 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제1 금속 이온 용액에 교번적으로 침전시켜 시드 코팅된 임플란트 모재를 수득하는 단계; 및 제2 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제2 금속 이온 용액의 혼합 용액에 상기 시드 코팅된 임플란트 모재를 침전시켜 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 수득하는 단계; 를 포함하는 임플란트의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트 약물을 포함하는 용액에 함침하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 양태는 상기 방법으로 제조되는 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리페놀계 금속-유기 구조체를 포함하는 기능성 코팅층을 포함하는 임플란트는 금속-유기 구조체의 기공에 약물을 담지함으로써 약물의 초기 대량 방출을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트는 폴리페놀계 유기 리간드가 추가적인 약물로 작용하며, 기공에 포함된 약물과 시너지 효과를 구현할 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 모재 및 기능성 코팅층을 포함하는 임플란트의 제조 공정의 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 표면 구조를 확인하는 SEM 이미지를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임플란트에서의 약물 방출 실험 결과를 나타낸다.

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.

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 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 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.

본 발명의 일 양태는 임플란트 모재; 및 상기 임플란트 모재 상에 제공되고, 폴리페놀계 금속-유기 구조체를 포함하는 기능성 코팅층;을 포함하는 임플란트를 제공한다.

상기 임플란트는 임플란트 모재 및 상기 임플란트 모재 상에 제공되는 기능성 코팅층을 포함한다.

상기 임플란트 모재는 다공성 소재일 수 있으며, 임플란트 모재의 다공도가 낮은 경우, 비표면적이 지나치게 작아 약물 담지량이 충분치 않게 되고, 따라서 약물 효과가 나타나지 않거나 일시적인 효과만 나타나는 문제가 발생할 수 있다.

상기 임플란트 모재는 타이타늄, 마그네슘, 철, 알루미늄, 구리 및 이의 합금 중 어느 하나인 것을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 임플란트 모재는 다공성의 타이타늄 또는 타이타늄 합금일 수 있다.

상기 기능성 코팅층은 상기 임플란트 모재 상에 제공되고, 폴리페놀계 금속-유기 구조체를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 기능성 코팅층은 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체의 기공에 담지되는 약물을 추가로 포함할 수 있다.

상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 및 상기 리간드에 배위 결합된 금속 이온을 포함할 수 있다. 상기 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드가 금속 이온과 배위 결합을 형성하여 결정성 구조를 형성하는 유무기 고분자 화합물로서, 분자 수준의 규칙적이고 연결된 기공 구조와 높은 비표면적을 가진다. 상기 구조에 의해 초기 대량 방출을 효과적으로 억제할 수 있고, 규칙적이고 연결된 기공 구조는 안정적이고 예측 가능한 기능성 물질의 방출을 가능하게 한다. 또한, 높은 비표면적은 기능성 물질의 함유량을 높여 방출 시간을 연장시킬 수 있다.

상기 금속-유기 구조체의 평균 기공 크기는 5 Å 내지 50 Å, 예를 들어, 10 Å 내지 40 Å, 예를 들어, 15 Å 내지 35 Å일 수 있다. 상기 범위의 기공 크기는 일반적인 약물 분자의 크기에 해당하며, 이에 따라 기공 내에 기능성 물질이 꽉 조여진 상태로 함침될 수 있으며, 작용 대상에 효과적으로 방출될 수 있게 한다. 상기 금속-유기 구조체의 평균 기공 크기는 상기 다공성 금속-유기 구조체의 질소 흡탈착 등온선을 측정하고, 여기에 BJH 모델을 적용하여 측정될 수 있다.

상기 금속-유기 구조체의 비표면적은 100 m²/g 내지 1,500 m²/g, 예를 들어, 100 m²/g 내지 1,000 m²/g, 예를 들어, 150 m²/g 내지 700 m²/g일 수 있다. 상기 범위의 높은 비표면적으로 인해 작용 대상에 효과적으로 오랜 시간 동안 기능성 물질을 방출할 있다. 상기 금속-유기 구조체의 비표면적은 상기 금속-유기 구조체의 질소 흡탈착 등온선을 측정하고, 여기에 BET 식을 적용하여 측정될 수 있다.

상기 금속-유기 구조체를 이루는 유기 리간드는 폴리페놀계 성분으로 이루어져 있다. 상기 폴리페놀은 식물에서 발견되는 화학 물질의 일종으로서, 분자 중 벤젠의 수소 원자가 1 개 이상 히드록시기로 치환된 화합물을 지칭한다. 상기 유기 리간드에 추가적으로 존재하는 카복실기 및 하이드록실기에 의해 후술하는 금속 이온과 배위 결합을 용이하게 형성할 수 있고, 이에 따라 규칙적인 기공을 가진 다공성 금속-유기 구조체를 형성할 수 있게 한다.

상기 폴리페놀은 체내의 유해 산소를 무해한 물질로 바꾸어 주는 항산화 효과를 가져 노화 방지에 도움이 되며, DNA, 세포구성 단백질, 효소 등을 보호해 다양한 질병에 대한 위험도를 낮추고, 항암 작용과 함께 심장 질환을 막아줄 수 있다. 이에, 약물 외에 상기 폴리페놀계 성분 자체가 항균 특성 등에 기초한 치료 효과를 구현할 수 있으며, 이는 구조체가 대상 부위에 적용 시 (체액에 용해 시) 약물과 함께 효과적으로 방출됨으로써 구현될 수 있다.

상기 폴리페놀계 유기 리간드는 페놀계 성분으로부터 유래되는 것으로, 예를 들면, 갈산(gallic acid), 페룰산(ferulic acid), 엘라그산(ellagic acid), 바닐린산(vanillic acid), 시링산(syringic acid), p-쿠마린산(p-coumaric acid), 카페산(caffeic acid), 시나핀산(sinapinic acid), 탄닌산(tannic acid) 및 커큐민(curcumin)으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.

상기 금속-유기 구조체를 이루는 금속 이온은 상기 폴리페놀계 유기 리간드와 배위 결합을 형성하여 구조체를 형성하는 성분이다. 금속 이온은 배위 결합이 용이한 성분이라면, 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 인체에 무해하고, 기능성 물질 및/또는 폴리페놀계 성분과 시너지 효과를 구현하여, 목적하는 치료 효과를 증대시킬 수 있는 성분일 수 있다.

상기 금속 이온으로는, Zn²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Fe³⁺, Ti⁴⁺ 및 Mn²⁺로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 이때, 칼슘 등의 금속 이온 방출은 다공성 임플란트 모재 내부로 골조직 형성을 촉진하는 효과를 발휘할 수 있으며, 골형성 촉진제와 같은 약물과 동시에 사용되는 경우, 치료능 및 회복력을 촉진할 수 있다.

상기 금속-유기 구조체는, 폴리페놀계 유기 리간드 1 몰에 대하여, 금속 이온 0.1 몰 내지 2.0 몰, 예를 들어, 0.3몰 내지 1.5몰, 예를 들어, 0.5몰 내지 1.0몰을 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함되는 경우, 목적하는 분자 수준의 규칙적이고 연결된 기공과 비표면적을 구현하여 구조체의 안정성을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 몰비로 포함되는 경우, 구조체 내부에 기능성 물질이 효과적으로 함침될 수 있게 하여, 방출 속도를 제어하기에 적합하다. 한편, 금속 이온이 0.1 몰 미만인 경우에는 금속 이온과 페놀계 유기 리간드가 반응을 하지 않아 금속-유기 구조체가 형성되지 않는 문제가 발생할 수 있으며, 2.0 몰을 초과하는 경우에는 금속 이온과 페놀계 유기 리간드가 다공성 구조체를 형성하지 않고, 기공이 전혀 없는 결정성 금속염을 형성해 기능성 물질을 함침할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.

상기 금속-유기 구조체는 다공성을 가질 수 있으며, 구조체 내부에 형성된 기공 내에 약물이 포함될 수 있다.

상기 약물은 상기 금속-유기 구조체와 함께 치료 효과를 구현하는 기능성 물질을 포함한다. 상기 기능성 물질은 다공성 금속-유기 구조체의 기공 내에 포함될 수 있으며, 분자 수준의 작은 기공크기와 연결된 기공 구조에 의해 금속-유기 구조체 내에서 쉽게 방출되지 않고 안정성을 유지하며, 이에 따라 초기 방출 속도가 급격하게 증가하지 않고, 장시간 동안 적정 속도로 방출될 수 있다. 특히, 규칙적이고 연결된 기공구조는 안정적이고, 예측 가능한 방출을 가능하게 하며, 기공 크기와 구조의 변화는 기능성 물질의 확산에 영향을 미쳐 방출 속도를 조절할 수 있다. 나아가, 약물의 방출과 함께 유기 리간드인 폴리페놀계 성분이 함께 방출됨으로써 치료 효과, 예를 들어, 염증 억제 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.

상기 약물은 적용 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들어, 관절염계 약물, 호르몬, 골대사 제제, 면역억제제, 혈관생성 억제제, 비타민제, 단백질 또는 펩타이드계 약물, 항암제, 진통제, 항염증제, 항궤양제 및 당뇨병 치료제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 약물은 금속-유기 구조체 100 중량부에 대하여, 10 중량부 내지 70 중량부, 예를 들어, 20 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량로 포함되는 경우, 구조체 내부에 약물이 효과적으로 함침될 수 있게 하여, 초기 대량 방출을 억제하고 방출 속도를 제어하기에 적합하며, 충분한 치료 효과를 구현할 수 있다. 한편, 상기 약물이 10 중량부 미만인 경우, 방출 속도가 너무 떨어져 목적하는 치료 효과를 구현하기 어려우며, 70 중량부를 초과하는 경우 초기 대량 방출이 다소 증가하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트는 상대적으로 기계적 물성이 우수한 타이타늄 등 임플란트 모재가 뼈대 역할을 하고, 폴리페놀 기반 금속-유기 구조체가 이러한 임플란트 모재의 벽면에만 코팅되어 있으므로 기계적 강도와 탄성계수에는 변화 없이 약물 방출 제어와 치료능이 개선된 임플란트를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 일 양태는 임플란트의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 또 다른 일 양태는 상기 방법으로 제조되는 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 임플란트의 제조 방법은 임플란트 모재를 시드 코팅하는 단계, 및 상기 시드 코팅 상에 금속-유기 구조체를 성장시켜 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 수득하는 단계를 포함한다(도 1).

상기 임플란트 모재를 시드 코팅하는 단계는 Layer-by-layer(LBL) 코팅법에 의하며, 구체적으로는 임플란트 모재를 제1 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제1 금속 이온 용액에 교번적으로 침전시켜 시드 코팅된 임플란트 모재를 수득함으로써 수행될 수 있다. 상기 임플란트 모재를 제1 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제1 금속 이온 용액에 교번적으로 침전시키는 단계는 5 회 이상, 예를 들어, 5 회 내지 20 회, 예를 들어, 10 회 반복하여 수행될 수 있다.

상기 시드 코팅 상에 금속-유기 구조체를 성장시켜 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 수득하는 단계는 용매열 반응(solvothermal reaction)에 의하며, 구체적으로는 제2 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제2 금속 이온 용액의 혼합 용액에 상기 시드 코팅된 임플란트 모재를 침전시켜 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 수득함으로써 수행될 수 있다.

상기 임플란트의 제조 방법은 상기 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트 약물을 포함하는 용액에 함침하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이를 통해, 금속-유기 구조체의 기공에 약물이 담지될 수 있다.

실시예

실시예 1. 다공성 타이타늄 표면에의 금속-유기 구조체 코팅 (시드성장법)

1.1. 금속-유기 구조체 시드 코팅 : Layer-by-layer (LBL) 코팅

페룰산 10 mmol을 에탄올 50 ml에 용해시켜 제1 용액을 제조한 후, 상기 제1 용액에 다공성 타이타늄 임플란트 모재를 1 시간 동안 침전시켜 페룰산으로 코팅시키고, 꺼내어 에탄올 용액으로 세척하였다. 한편, 아연 니트레이트(zinc nitrate) 10 mmol을 N,N-다이메틸포름아마이드(DMF) 50 ml에 용해시켜 제2 용액을 제조하고, 페룰산으로 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트 모재를 제2 용액에 1 시간 동안 침전시킨 후, 꺼내어 DMF로 세척하였다.

상기 단계들을 9 회 더 반복하여 시드 코팅이 된 다공성 타이타늄 임플란트 모재를 수득하였다.

1.2. 금속-유기 구조체의 성장 : 용매열 반응 (solvothermal reaction)

페룰산 2 mmol을 에탄올 30 ml에 용해시켜 제3 용액을 제조하고, 아연 니트레이트 2 mmol을 DMF 30 ml에 용해시켜 제4 용액을 제조하였다. 제3 용액을 제4 용액에 천천히 섞어 혼합용액을 만들고, 교반 오토클레이브(autoclave)에 혼합용액을 넣은 후, 상기 실시예 1.1.에서 수득한 시드 코팅이 된 다공성 타이타늄 임플란트 모재를 침전시키고 90 ℃에서 24 시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 금속-유기 구조체가 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트를 DMF 용액으로 세척한 후 90 ℃ 및 진공 조건에서 건조시켰다.

상기 금속-유기 구조체가 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트의 표면 구조를 SEM 이미지를 통해 확인하였다(도 2). 관찰 결과, 금속-유기 구조체가 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트는 약 5 μm 두께의 아연-페룰레이트 구조체(Zn-ferulate)로 코팅되었으며, 미세구조는 나노로드가 불규칙하게 쌓여 있는 형태의 구조를 형성함을 확인하였다. 한편, 금속-유기 구조체가 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트는 코팅 전후로 압축강도(184 MPa → 184 MPa) 및 탄성계수(5.2 GPa → 5.0 GPa)가 거의 변동되지 않음을 확인하였다.

실시예 2. 다공성 타이타늄 임플란트에의 소수성 약물의 함침

소수성 약물인 이부프로펜(ibuprofen; IBU) 0.1 g을 헥산 50 ml에 용해시켜 제5 용액을 제조하였다. 제5 용액에 상기 실시예 1에서 수득한 금속-유기 구조체가 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트를 침전시키고, 회전진공농축기(rotary vacuum evaporator)를 이용하여 상온에서 건조시켰다. 이부프로펜 함침된 다공성 타이타늄 임플란트를 물로 세척한 후, 50 ℃ 오븐에서 1 시간 동안 건조시켰다.

실시예 3. 다공성 타이타늄 임플란트에의 친수성 약물의 함침

친수성 약물인 다이클로페낙나트륨(diclofenac sodium; DS) 0.1 g을 증류수 50 ml에 용해시켜 제6 용액을 제조하였다. 제6 용액에 상기 실시예 1에서 수득한 금속-유기 구조체가 코팅된 다공성 타이타늄 임플란트를 침전시키고, 회전진공농축기(rotary vacuum evaporator)를 이용하여 상온에서 건조시켰다. 다이클로페낙나트륨 함침된 다공성 타이타늄 임플란트를 물로 세척한 후, 50 ℃ 오븐에서 1 시간 동안 건조시켰다.

실험예 1. 약물 등의 방출 거동 확인

상기 실시예 2 및 3에서 수득한 약물 함침된 다공성 타이타늄 임플란트를 1 L 증류수에 침전시킨 후, 진탕기(shaker)를 이용하여 170 rpm의 속도로 교반하였다. 시간 경과에 따라 용액을 채취하여 UV-vis. 및 Raman spectrometer로 이부프로펜, 다이클로페낙나트륨 및 페룰산의 농도를 측정하였다.

실험 결과, 실시예 2의 다공성 타이타늄 임플란트를 사용한 경우, 소수성 약물인 이부프로펜은 물론이고, 폴리페놀계 성분인 페룰산이 일정한 속도로 방출됨을 확인하였다(도 3의 (a)). 또한, 실시예 3의 다공성 타이타늄 임플란트를 사용한 경우에도, 친수성 약물인 다이클로페낙나트륨 뿐만 아니라, 페룰산 또한 일정한 속도로 방출됨을 확인하였다(도 3의 (a)). 또한, 두 경우 모두 약물의 초기 대량 방출 없이 일정한 속도로 약물이 방출됨을 확인하였다.

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.

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.

Claims (13)

1. 임플란트 모재; 및
   상기 임플란트 모재 상에 제공되고, 폴리페놀계 금속-유기 구조체를 포함하는 기능성 코팅층;
   을 포함하고,
   상기 임플란트 모재는 다공성 소재인 것을 특징으로 하고, 상기 임플란트 모재는 타이타늄, 마그네슘, 철, 알루미늄, 구리 및 이의 합금 중 어느 하나인 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   기능성 코팅층은 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체의 기공에 포함되는 약물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 및 상기 리간드에 배위 결합된 금속 이온을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 1 몰에 대하여, 금속 이온 0.1몰 내지 2.0 몰을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체의 평균 기공 크기는 5 Å 내지 50 Å인 것을 특징으로 하는 임플란트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 폴리페놀계 유기 리간드는 갈산(gallic acid), 페룰산(ferulic acid), 엘라그산(ellagic acid), 바닐린산(vanillic acid), 시링산(syringic acid), p-쿠마린산(p-coumaric acid), 카페산(caffeic acid), 시나핀산(sinapinic acid), 탄닌산(tannic acid) 및 커큐민(curcumin)으로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 임플란트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 금속 이온은 Zn²⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Fe³⁺, Ti⁴⁺ 및 Mn²⁺로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 임플란트.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 약물은 상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체 100중량부에 대하여, 10 내지 70중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
11. 임플란트 모재를 제1 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제1 금속 이온 용액에 교번적으로 침전시켜 시드 코팅된 임플란트 모재를 수득하는 단계; 및
    제2 폴리페놀계 유기 리간드 용액 및 제2 금속 이온 용액의 혼합 용액에 상기 시드 코팅된 임플란트 모재를 침전시켜 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 수득하는 단계; 및
    상기 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트를 약물을 포함하는 용액에 함침하여 상기 금속-유기 구조체의 기공에 약물을 담지하는 단계를 포함하고,
    상기 임플란트 모재는 다공성 소재인 것을 특징으로 하고, 상기 임플란트 모재는 타이타늄, 마그네슘, 철, 알루미늄, 구리 및 이의 합금 중 어느 하나인 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 및 상기 리간드에 배위 결합된 금속 이온을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체는 폴리페놀계 유기 리간드 1 몰에 대하여, 금속 이온 0.1몰 내지 2.0 몰을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 폴리페놀계 금속-유기 구조체의 평균 기공 크기는 5 Å 내지 50 Å인 것을 특징으로 하는 임플란트의 제조 방법.
12. 삭제
13. 제11항의 방법으로 제조되는 금속-유기 구조체가 코팅된 임플란트.

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