KR102636653B1 - 아연 및 마그네슘 화합물을 포함하는 생체 이식물, 및 이의 제조방법 - Google Patents

아연 및 마그네슘 화합물을 포함하는 생체 이식물, 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

표면개질된 아연 및 마그네슘 화합물을 포함하는 생체 이식물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 표면개질된 아연 및 마그네슘 화합물을 포함함으로써, 생분해성 고분자 상에서 분산 안정성이 향상되고, 산화질소의 방출량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 생체적합성, 염증 억제 및 X-ray 불투과도를 향상시킬 수 있다.

Description

아연 및 마그네슘 화합물을 포함하는 생체 이식물, 및 이의 제조방법{Bio-implant containing zinc and magnesium compounds, and preparation method thereof}
아연 및 마그네슘 화합물을 포함하는 생체 이식물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 생분해성 고분자는 체내에서 완전히 분해되는 특징을 가지고 있어, 생체용 이식물로 널리 사용되고 있다. 그러나, 생분해성 고분자가 체내에서 분해되면서 락트산, 글리콜산 등과 같은 산성 분해 산물이 생성되어 인체 내에서 염증 반응 및 세포 독성 문제를 야기한다. 또한, 생분해성 고분자는 X-ray 불투과성이 낮기 때문에 인체 내 이식 중 또는 이식 후 확인이 어렵다는 단점이 있다.
한편, 산화질소는 심혈관계, 면역 체계, 및 중추 신경계 등을 포함하여 모든 신체 조직의 화학생물학적 기능에 관여하며 재내피화(re-endothelialization), 평활근세포 점착의 억제, 혈소판 점착의 억제, 혈관 확장, 항박테리아 및 항바이러스 기능을 가진다. 이러한 산화질소를 인체 내 전달하기 위하여 산화아연 나노입자와 산화질소 공여체인 S-니트로소-N-아세틸페닐아민(S-nitroso-N-acetylphenylamine)을 포함하는 필름이나, 산화질소 발생체와 산화질소 공여체를 포함하는 의료기기 등이 제안 되었으나 산화질소의 방출량을 조절할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 산화질소 방출량의 조절이 가능하고, X-ray 불투과성이 향상된 생체 이식물을 개발할 필요가 있다.
일 양상은 제1 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 아연 및/또는 마그네슘 나노입자; 및 제2 생분해성 고분자를 포함하는 생체 이식물을 제공하는 것이다.
일 양상은 제1 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자; 및 제2 생분해성 고분자를 포함하는 생체 이식물을 제공한다.
본 명세서에서 용어 “표면개질”은 입자 표면의 화학구조와 물리적 구조를 바꾸는 것으로서, 본 발명에서는 생분해성 고분자 또는 이의 단량체를 이용하여 아연 나노입자 또는 마그네슘 나노입자 표면에 여러가지 작용기(functional groups)가 도입됨으로써 구조적 변화가 생기는 것을 의미한다.
상기 제1 또는 제2 생분해성 고분자는 예를 들어, 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드, 폴리-D,L-락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리-L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D,L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리올쏘에스터계, 폴리말레산, 폴리포스파젠, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트, 폴리시아노아크릴레이트 등인 것일 수 있다.
상기 단량체는 예를 들어, 락타이드, 글라이콜라이드, 카프로락톤, 다이옥산온, 트리메틸렌카보네이트, 수산화알카노에이트, 펩티드, 시아노아크릴레이트, 락트산, 글라이콜산, 수산화카프로산, 말레산, 포스파젠, 아미노산, 수산화부틸릭산, 세바식산, 수산화에톡시아세트산, 트리메틸렌글라이콜 등인 것일 수 있다.
아연 및 마그네슘 화합물은 염증 억제, 산화질소 방출 및 X-ray 불투과성을 가지는 것으로 알려져 있다. 또한, 표면개질에 의해 생분해성 고분자와의 상호작용 안정성 유지 및 기계적 물성 증가와 같은 시너지 효과를 가질 수 있다. 따라서, 일 구체예에 따른 생체 이식물은 아연 및 마그네슘 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 아연 및 마그네슘 화합물은 생분해성 고분자 또는 이의 단량체에 의해 표면개질된 것일 수 있다. 일 실시예에서는 표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자를 포함하는 생체이식물에서 산화질소의 방출이 증가하는 것을 확인하였다. 즉, 일 양상에 따른 생체이식물은 표면개질된 아연 나노입자를 포함함으로써, 산화질소 공여체와 반응하여 산화질소를 형성할 수 있으며, 산화질소의 방출량을 조절할 수 있다. 상기 산화질소 공여체는 예를 들어, S-니트로소-N-아세틸페니실아민, 베타-갈-노노에이트, S-니트로소 글루타치온, S-니트로소-L-시스테인, 디에틸렌트리아민/니트릭 옥사이드 등인 것일 수 있다.
상기 아연은 예를 들어, 산화아연, 황화아연, 질산아연, 셀레나이드아연, 텔루라이드아연, 나이트라이드아연, 인화아연, 알센나이드아연, 안티모나이드아연, 과산화아연, 수소화아연, 옥살레이트디하이드레이트아연, 염화아연, 브롬화아연, 요오드화아연, 수산화아연, 염소산아연, 황산아연, 인산아연, 몰리브덴산아연, 사이아나이드아연, 메타알세나이트아연, 알세네이트옥타하이드레이트아연, 크로메이트아연, 아연피리치온, 아세트리트아연 등인 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 표면개질된 아연 나노입자는 10 내지 1000 ㎚의 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 표면개질된 아연 나노입자는 예를 들어, 10 내지 1000 ㎚, 10 내지 800 ㎚, 또는 50 내지 400 ㎚인 것일 수 있다.
상기 마그네슘은 예를 들어, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 아황산마그네슘, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 인산마그네슘, 플루오린화마그네슘, 브로민화마그네슘, 붕산마그네슘, 살리실산마그네슘, 염화마그네슘, 구연산 마그네슘 등인 것일 수 있다. 일 구체예에 있어서, 상기 표면개질된 마그네슘 나노입자는 10 내지 1000 ㎚의 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 표면개질된 마그네슘 나노입자는 예를 들어, 10 내지 1000 ㎚, 10 내지 800 ㎚, 또는 50 내지 400 ㎚인 것일 수 있다. 이때, 상기 표면개질된 아연 및/또는 마그네슘 나노입자의 크기가 상기 범위를 초과하는 경우, 생분해성 고분자 간의 인력을 감소시켜 생체 이식물의 기계적 강도를 감소시키는 문제점이 있다. 따라서, 상기 표면개질된 아연 및/또는 마그네슘 나노입자는 상기 범위의 입자 크기를 가짐으로써 표면적에 의한 산화질소 방출의 효율 증가시킬 수 있다.
상기 제1 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자는 생체 이식물 총 중량에 대하여 1 내지 70 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 나노입자의 함량이 상기 범위 미만인 경우, X-ray에 의해 검출되지 않는바, 인체 내 이식 중 또는 이식 후 확인이 불가능하다는 문제점이 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우, 산화질소가 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
상기 생체 이식물은 염기성 세라믹 입자를 추가로 포함할 수 있다. 상기 염기성 세라믹 입자는 예를 들어, 수산화마그네슘, 수산화리튬, 수산화베릴륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 산화마그네슘, 산화리튬, 산화베릴륨, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘 탄산칼슘, 칼슘카보네이트, 수산화인회석(Hydroxyapatite; HAp), 인산삼석회(Tricalcium phosphate; β-TCP), 마그네슘 세라믹 등인 것일 수 있다. 상기 염기성 세라믹 입자를 추가로 포함함으로써, 생체 이식물의 기계적 물성을 증가시킬 수 있다.
상기 생체 이식물은 스텐트, 수술용 봉합사, 조직 재생용 지지체, 바이오 나노 섬유, 하이드로젤 및 바이오 스폰지 중에서 선택되는 심혈관계 재료, 핀, 나사, 막대, 및 임플란트 중에서 선택되는 치과 재료, 및 신경/정형/성형외과용으로 제조될 수 있다.
일 양상에 따른 생체 이식물은 표면개질된 아연 및 마그네슘 화합물을 포함함으로써, 생분해성 고분자 상에서 분산 안정성이 향상되었을 뿐만 아니라 산화질소의 방출량을 조절할 수 있다. 또한, X-ray 불투과도가 향상됨으로써 생체 이식물을 체내에 이식 중 또는 이식 후에 즉시 확인이 가능하다.
도 1은 일 양상에 따른 표면개질된 무기입자를 포함하는 생체이식물 및 이의 용도를 나타낸다.
도 2a는 일 양상에 따른 표면개질된 산화아연 나노입자의 크기를 측정한 그래프 및 시간에 따른 입자 크기의 변화를 확인한 사진이다.
도 2b는 일 양상에 따른 표면개질된 수산화마그네슘 나노입자의 크기를 측정한 그래프 및 시간에 따른 입자 크기의 변화를 확인한 사진이다.
도 3은 일 양상에 따른 표면개질된 무기입자를 포함하는 생체이식물의 산화질소 방출량을 측정한 결과이다.
도 4는 일 양상에 따른 표면개질된 무기입자를 포함하는 생체 이식물에 의한 세포 증식을 확인한 그래프이다.
도 5는 일 양상에 따른 무기입자를 포함하는 생체 이식물의 항염증 활성을 확인한 그래프이다.
도 6은 일 양상에 따른 무기입자를 포함하는 생체 이식물의 X-ray 불투과도를 촬영한 이미지이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
제조예 1. 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 아연 나노입자의 제조
1-1. 락타이드로 표면개질된 산화아연 나노입자
락타이드(lactide)로 표면개질된 산화아연(ZnO) 나노입자를 제조하였다. 구체적으로, 산화아연 80 중량% 및 락타이드 20 중량%를 혼합하여 진공 대기 하에서 반응기를 150℃로 설정한 후 16시간 동안 교반하였다. 이후, 교반 요액을 유기 용매에 분산시킨 후, 필터로 여과하여 80 ㎚의 입자 크기를 갖고, 3주 동안 안정적으로 분산되는 산화아연 나노입자를 제조하였다.
1-2. 트리메틸렌카보네이트로 표면개질된 수산화아연 나노입자
수산화아연[Zn(OH)2] 10 중량% 및 트리메틸렌카보네이트(trimethylenecarbonate, TMC)로 90 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 100 ㎚의 입자 크기를 갖고, 1주 동안 안정적으로 분산되는 수산화아연 나노입자를 제조하였다.
1-3. 폴리글리콜라이드로 표면개질된 요오드화아연 나노입자
요오드화아연(ZnI2) 50 중량% 및 폴리글리콜라이드[poly(glycolide), PGA] 50 중량%를 사용하여 반응기 130℃에서 반응시켰다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 135 ㎚의 입자 크기를 갖고, 12일 동안 안정적으로 분산되는 요오드화아연 나노입자를 제조하였다.
1-4. 폴리락타이드-co-글리콜라이드로 표면개질된 염소산아연 나노입자
염소산아연[Zn(ClO3)2] 70 중량% 및 폴리락타이드-co-글리콜라이드[poly(lactide-co-glycolide), PLGA] 30 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 200 ㎚의 입자 크기를 갖고, 10일 동안 안정적으로 분산되는 염소산아연 나노입자를 제조하였다.
1-5. 폴리락타이드-co-카프로락톤으로 표면개질된 브롬화아연 나노입자
브롬화아연(ZnBr2) 60 중량% 및 폴리락타이드-co-카프로락톤[poly(lactide-co-caprolactone), PLCL] 40 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 70 ㎚의 입자 크기를 갖고, 15일 동안 안정적으로 분산되는 브롬화아연 나노입자를 제조하였다.
1-6. 리포산으로 표면개질된 산화아연 나노입자
산화아연 90 중량% 및 리포산(liponic acid) 10 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 80 ㎚의 입자 크기를 갖고, 3주 동안 안정적으로 분산되는 산화아연 나노입자를 제조하였다.
제조예 2. 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 마그네슘 나노입자의 제조
2-1. 락타이드로 표면개질된 수산화마그네슘 나노입자
수산화마그네슘[Mg(OH)2]을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-1과 동일한 방법으로 80 ㎚의 입자 크기를 갖고, 3주 동안 안정적으로 분산되는 수산화마그네슘 나노입자를 제조하였다.
2-2. 트리메틸렌카보네이트로 표면개질된 산화마그네슘 나노입자
산화마그네슘(MgO)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-2와 동일한 방법으로 100 ㎚의 입자 크기를 갖고, 1주 동안 안정적으로 분산되는 산화마그네슘 나노입자를 제조하였다.
2-3. 폴리글리콜라이드드로 표면개질된 브롬화마그세늄 나노입자
브롬화마그네슘(MgBr2)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-3과 동일한 방법으로 135 ㎚의 입자 크기를 갖고, 12일 동안 안정적으로 분산되는 브롬화마그네슘 나노입자를 제조하였다.
2-4. 폴리락타이드-co-글리콜라이드로 표면개질된 탄산마그네슘 나노입자
탄산마그네슘(MgCO3)을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-4와 동일한 방법으로 200 ㎚의 입자 크기를 갖고, 10일 동안 안정적으로 분산되는 탄산마그네슘 나노입자를 제조하였다.
2-5. 폴리락타이드-co-카프로락톤으로 표면개질된 구연산 마그네슘 나노입자
구연산 마그네슘을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-5와 동일한 방법으로 70 ㎚의 입자 크기를 갖고, 15일 동안 안정적으로 분산되는 구연산 마그네슘 나노입자를 제조하였다.
2-6. 리포산로 표면개질된 붕산마그네슘 나노입자
붕산마그네슘을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 제조예 1-6과 동일한 방법으로 90 ㎚의 입자 크기를 갖고, 7일 동안 안정적으로 분산되는 붕산마그네슘 나노입자를 제조하였다.
[실시예]
실시예 1. 표면개질된 산화아연 및 수산화마그네슘을 포함하는 생체 이식물의 제조
1-1. 생분해성 스텐트
표면개질된 산화아연 및 수산화마그네슘을 포함하는 생분해성 스텐트를 제조하였다. 구체적으로, 제조예 1-1의 산화아연 나노입자 10 중량%, 제조예 2-1의 수산화마그네슘 나노입자 20 중량% 및 폴리락타이드 70 중량%를 유기 용매 상에서 혼합한 뒤, 용매 캐스팅(casting)법을 이용하여 생분해성 스텐트를 제조하였다.
1-2. 하이드로겔
제조예 1-1의 산화아연 나노입자 15 중량%, 제조예 1-2의 수산화마그네슘 15 중량%를 폴리히알루론산 70 중량%와 혼합하여 하이드로겔을 제조하였다.
실시예 2. 표면개질된 수산화아연 및 산화마그네슘을 포함하는 생체 이식물의 제조
2-1. 수술용 봉합사(1)
제조예 1-2의 수산화아연 나노입자 5 중량%, 제조예 2-2의 산화마그네슘 나노입자 10 중량% 및 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드 85 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 수술용 봉합사를 제조하였다.
2-2. 수술용 봉합사(2)
제조예 1-2의 수산화아연 나노입자 25 중량%, 제조예 2-2의 산화마그네슘 25 중량% 및 폴리말레산 50 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 수술용 봉합사를 제조하였다.
실시예 3. 표면개질된 요오드화아연 및 브롬화마그네슘을 포함하는 생체이식물의 제조
3-1. 나노섬유(1)
제조예 1-3의 요오드화아연 나노입자 10 중량%, 제조예 2-2의 브롬화마그네슘 나노입자 10 중량% 및 폴리락타이드-co-카프로락톤 80 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 나노 섬유를 제조하였다.
3-2. 나노섬유(2)
제조예 1-3의 요오드화아연 나노입자 20 중량%, 제조예 2-3의 브롬화마그네슘 20 중량% 및 폴리아미드에스터 60 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 나노 섬유를 제조하였다.
실시예 4. 표면개질된 염소산아연 및 탄산마그네슘을 포함하는 생체이식물의 제조
4-1. 조직재생용 지지체(1)
제조예 1-4의 염소산아연 나노입자 20 중량%, 제조예 2-4의 탄산마그네슘 나노입자 5 중량% 및 폴리카프로락톤 75 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 조직재생용 지지체를 제조하였다.
4-2. 조직재생용 지지체(2)
제조예 1-4의 염소산아연 나노입자 25 중량%, 제조예 2-4의 탄산마그네슘 나노입자 5 중량% 및 폴리카프로락톤 70 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 조직재생용 지지체를 제조하였다.
실시예 5. 표면개질된 브롬화아연 및 구연산 마그네슘을 포함하는 생체 이식물의 제조
제조예 1-5의 브롬화아연 나노입자 5 중량%, 제조예 2-5의 구연산 마그네슘 5 중량% 및 폴리글리콜리드 90 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 조직 재생용 지지체를 제조하였다.
[비교예]
비교예 1. 아연 및 마그네슘 화합물을 포함하지 않는 생체 이식물의 제조
1-1. 폴리락타이드를 포함하는 생체이식물
폴리락타이드 100 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 생체이식물을 제조하였다.
1-2. 폴리-D,L-락타이드-co-글리콜라이드를 포함하는 생체이식물
폴리-D,L-락타이드-co-글리콜라이드 100 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 생체이식물을 제조하였다.
비교예 2. 표면개질된 아연 화합물을 포함하는 생체 이식물의 제조
2-1. 조직 재생용 지지체(1)
제조예 1-1의 산화아연 나노입자 10 중량% 및 폴리락타이드 90 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 조직 재생용 지지체를 제조하였다.
2-2. 조직 재생용 지지체(2)
제조예 1-5의 브롬화아연 나노입자 10 중량% 및 폴리카프로락톤 90 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 조직 재생용 지지체를 제조하였다.
비교예 3. 표면개질된 마그네슘 화합물을 포함하는 생체 이식물
3-1. 스텐트(1)
제조예 2-6의 붕산마그네슘 30 중량% 및 폴리락타이드 70 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 조직 재생용 지지체를 제조하였다.
3-2. 스텐트(2)
제조예 2-4의 탄산마그네슘 20 중량% 및 폴리수산화부틸레이트 80 중량%를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1-1과 동일한 방법으로 스텐트를 제조하였다.
[실험예]
표면개질된 나노입자의 특성 확인
일 양상에 따른 생체 이식물에 포함된 나노입자의 크기 및 분산성을 확인하였다.
도 2a는 일 양상에 따른 표면개질된 산화아연 나노입자의 크기를 측정한 그래프 및 시간에 따른 입자 크기의 변화를 확인한 사진이다.
도 2b는 일 양상에 따른 표면개질된 수산화마그네슘 나노입자의 크기를 측정한 그래프 및 시간에 따른 입자 크기의 변화를 확인한 사진이다.
그 결과, 도 2a에 나타낸 바와 같이 표면개질된 산화아연 나노입자는 약 383 ㎚의 크기를 나타내어, 표면개질 되지 않은 나노입자에 비해 유의하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표면개질 되지 않은 나노입자는 시간의 흐름에 따라 제형 분리가 일어나는 반면, 표면개질된 나노입자는 제형의 변화가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 표면개질된 수산화마그네슘 나노입자는 약 242 ㎚의 크기를 나타내었다. 또한, 표면개질 되지 않는 나노입자가 가라앉아 제형 분리가 일어나는 것과 비교하여 표면개질된 나노입자는 제형의 변화가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 양상에 따른 생체이식물은 표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자를 포함함으로써, 분산성이 개선된 것을 알 수 있다.
아연을 포함하는 생체 이식물의 산화질소 방출량 측정
일 양상에 따른 생체 이식물의 산화질소 방출 특성을 확인하기 위하여, 산화질소 방출 분석기기 및 형광분석기를 이용하여 아연 및 마그네슘을 포함하는 생체 이식물의 산화질소 방출량을 측정하였다.
도 3은 일 양상에 따른 생체이식물의 산화질소 방출량을 측정한 결과이다.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 표면개질된 아연 나노입자는 제조 후 30분 이내에 산화질소가 급격하게 방출되었으며, 이후 방출량이 급감하였으나 지속적인 방출 양상을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 특히, DAF-FM 50 uM, SNAP 50 uM 및 GSH 50 uM를 처리한 아연 및 마그네슘 나노입자에서 산화질소의 방출량이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 양상에 따른 생체이식물은 표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자를 포함함으로써 산화질소의 방출을 촉진할 수 있다.
표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자를 포함하는 생체 이식물의 세포증식 활성 확인
일 양상에 따른 생체 이식물의 생체적합성을 확인하기 위하여, 인간 관상동맥 내피세포(human coronary artery endothelial cells; HCAEC)에 실시예 1-1 및 비교예 1-1, 2-1 및 3-1을 동일한 함량으로 처리한 후, 시간별 세포 증식을 측정하였다.
도 4는 일 양상에 따른 표면개질된 산화아연 및 수산화마그네슘을 포함하는 생체 이식물에 의한 세포 증식을 확인한 그래프이다.
그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 처리 1일 째에서 비교예와 실시예의 세포 생존율의 변화는 거의 나타나지 않았다. 그러나, 3일 및 5일 째에서 비교예 1-1과 비교하여 실시예 1-1 및 비교예 2-1, 3-1의 세포 생존율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 3일째에서 실시예 1-1의 세포 생존율이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.
즉, 일 양상에 따른 생체이식물은 표면개질된 무기 입자를 포함함으로써, 생체 내에서 우수한 생체적합성의 특성을 가질 수 있다. 특히, 생체이식물이 체내에서 일정 시간 경과 후에 분해됨에도 불구하고, 우수한 생체적합성을 가지는 바, 조직공학용도로 이용될 수 있다.
표면개질된 아연 및 마그네슘 나노입자를 포함하는 생체 이식물의 항염증 활성 확인
일 양상에 따른 생체 이식물의 항염증 활성을 확인하기 위하여, 인간 관상동맥 내피세포(human coronary artery endothelial cells; HCAEC)에 실시예 1-1 및 비교예 1-1, 2-1 및 3-1을 동일한 함량으로 처리한 후, IL-6의 발현 여부를 확인하였다.
도 5는 일 양상에 따른 표면개질된 산화아연 및 수산화마그네슘을 포함하는 생체 이식물의 항염증 활성을 확인한 그래프이다.
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 1-1에 비하여 비교예 2-1, 3-1 및 실시예 1-1에서 항염증 인자인 IL-6의 발현이 현저하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 표면개질된 산화아연 및 수산화마그네슘을 모두 포함하는 실시예 1-1의 경우, IL-6가 가장 많이 감소하였다.
즉, 일 양상에 따른 생체이식물은 표면개질된 무기 입자를 포함함으로써, 생체 내에서 우수한 항염증 활성을 나타낼 수 있다.
무기입자를 포함하는 생체 이식물의 X-ray 불투과도 측정
일 양상에 따른 생체 이식물에 의한 X-ray 불투과도를 측정하였다.
도 6은 일 양상에 따른 생체 이식물의 X-ray 불투과도를 촬영한 이미지이다.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 음성대조군인 CoCr과 비교하여 비교예 1-1의 불투과도가 현저히 낮았으며, 제조예 1-1(ZnO) 및 제조예 2-1(Mg(OH)2) 및 제조예 2-2(MgO)에서 불투과도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제조예 1-1의 경우, 제조예 2에 비해 가장 높은 불투과도를 나타내었다.
즉, 일 양상에 따른 생체 이식물은 표면개질된 무기 입자를 포함함으로써, X-ray 불투과도가 향상되었는바, 인체 내 이식 중 또는 이식 후 확인이 용이하다.
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.

Claims (12)

  1. 제1 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 아연 나노입자;
    제1 생분해성 고분자 또는 이의 단량체로 표면개질된 마그네슘 나노입자; 및
    제2 생분해성 고분자를 포함하는 생체 이식물로서,
    상기 표면개질된 아연 나노입자는 락타이드로 표면개질된 산화아연 나노입자, 트리메틸렌카보네이트로 표면개질된 수산화아연 나노입자, 폴리글리콜라이드로 표면개질된 요오드화아연 나노입자, 폴리락타이드-co-글리콜라이드로 표면개질된 염소산아연 나노입자, 폴리락타이드-co-카프로락톤으로 표면개질된 브롬화아연 나노입자 및 리포산으로 표면개질된 산화아연 나노입자로 구성된 군 중 어느 하나인 것이고;
    상기 표면개질된 마그네슘 나노입자는 락타이드로 표면개질된 수산화마그네슘 나노입자, 트리메틸렌카보네이트로 표면개질된 산화마그네슘 나노입자, 폴리글리콜라이드로 표면개질된 브롬화마그네슘 나노입자, 폴리락타이드-co-글리콜라이드로 표면개질된 탄산마그네슘 나노입자, 폴리락타이드-co-카프로락톤으로 표면개질된 구연산 마그네슘 및 리포산으로 표면개질된 붕산마그네슘 나노입자로 구성된 군 중 어느 하나인 것인, 생체 이식물
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 생분해성 고분자는 폴리-L-락타이드, 폴리-D-락타이드, 폴리-D,L-락타이드, 폴리글라이콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리-L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-D,L-락타이드-co-글라이콜라이드, 폴리-L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D-락타이드-co-카프로락톤, 폴리-D,L-락타이드-co-카프로락톤, 폴리글라이콜라이드-co-카프로락톤, 폴리다이옥산온, 폴리트리메틸렌카보네이트, 폴리글라이콜라이드-co-다이옥산온, 폴리아미드에스터, 폴리펩티드, 폴리올쏘에스터계, 폴리말레산, 폴리포스파젠, 폴리안하이드라이드, 폴리세바식안하이드라이드, 폴리수산화알카노에이트, 폴리수산화부틸레이트 및 폴리시아노아크릴레이트로 구성된 군에서 선택되는 것인 생체 이식물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 표면개질된 나노입자는 1 내지 1000 ㎚의 크기를 갖는 것인 생체 이식물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 표면개질된 나노입자는 생체 이식물 총 중량에 대하여 1 내지 70 중량%로 포함되는 것인 생체 이식물.
  8. 청구항 1에 있어서, 염기성 세라믹 입자를 추가로 포함하는 것인 생체 이식물.
  9. 청구항 1에 있어서, 스텐트, 수술용 봉합사, 조직 재생용 지지체, 바이오 나노 섬유, 하이드로젤 및 바이오 스폰지 중에서 선택되는 심혈관계 재료, 핀, 나사, 막대, 및 임플란트 중에서 선택되는 치과 재료, 및 신경/정형/성형외과용 생체 이식물로 구성된 군에서 선택되는 것인 생체 이식물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 생체 이식물은 산화질소를 방출하는 것인 생체 이식물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 생체 이식물은 IL-6의 발현을 감소시키는 것인 생체 이식물.
  12. 삭제
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