KR19990068916A - Medical Biodegradable Polymer Materials - Google Patents

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KR19990068916A
KR19990068916A KR1019980002832A KR19980002832A KR19990068916A KR 19990068916 A KR19990068916 A KR 19990068916A KR 1019980002832 A KR1019980002832 A KR 1019980002832A KR 19980002832 A KR19980002832 A KR 19980002832A KR 19990068916 A KR19990068916 A KR 19990068916A
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biodegradable polymer
bone tissue
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polylactic acid
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KR1019980002832A
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Inventor
김승수
김형우
신병철
성진형
김정만
김용식
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김충섭
한국화학연구소
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Abstract

본 발명은 의료용 생분해성 고분자 재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA) 또는 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)등의 생분해성 고분자 재료의 표면을 플라즈마 처리, 코로나 방전, 산에 의한 화학적 처리, 알칼리에 의한 화학적 처리 및 감마선 조사 등에 의해 친수화시킴으로써, 체내에 이식시에는 골조직과의 친화성을 향상시켜 접착성을 향상시킴은 물론, 골조직 성장을 촉진시켜 골절고정이나 골조직 재생에 큰 효과를 얻게되는 의료용 생분해성 고분자 재료에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a medical biodegradable polymer material, and more particularly, to plasma the surface of a biodegradable polymer material such as polylactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA) or polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA). Hydrophilization by treatment, corona discharge, chemical treatment with acid, chemical treatment with alkali, gamma irradiation, etc. improves affinity with bone tissue during implantation into the body, thereby improving adhesion and promoting bone tissue growth. The present invention relates to a biodegradable polymer material for medical use, in which fractures are fixed and bone tissue regeneration is obtained.

Description

의료용 생분해성 고분자 재료Medical Biodegradable Polymer Materials

본 발명은 의료용 생분해성 고분자 재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA) 또는 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)등의 생분해성 고분자 재료의 표면을 플라즈마 처리, 코로나 방전, 산에 의한 화학적 처리, 알칼리에 의한 화학적 처리 및 감마선 조사 등에 의해 친수화시킴으로써, 체내에 이식시에는 골조직과의 친화성을 향상시켜 접착성을 향상시킴은 물론, 골조직 성장을 촉진시켜 골절 고정이나 골조직 재생에 큰 효과를 얻게 되는 의료용 생분해성 고분자 재료에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a medical biodegradable polymer material, and more particularly, to plasma the surface of a biodegradable polymer material such as polylactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA) or polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA). Hydrophilization by treatment, corona discharge, chemical treatment with acid, chemical treatment with alkali, gamma irradiation, etc. improves affinity with bone tissue during implantation into the body, thereby improving adhesion and promoting bone tissue growth. The present invention relates to a medical biodegradable polymer material, which has a great effect on fracture fixation and bone tissue regeneration.

종래에는 정형외과에서 골절된 뼈를 접합하기 위하여 판, 나사 또는 핀 형태의 금속 기구를 이용하였다. 그러나, 이러한 금속 재료는 체내에서 부식되거나 느슨해지기 때문에 그 기능을 상실하기 이전에 제거해야만 한다. 또한, 금속재료는 매우 딱딱하기 때문에 접합용 재료 아래부분에 골다공증을 유발시키고, 판의 끝 부위가 부서지는 문제가 있다.Conventionally, a metal device in the form of a plate, screw or pin is used to join a fractured bone in orthopedic surgery. However, these metallic materials must be removed before they lose their function because they become corrosive or loose in the body. In addition, the metal material is very hard, causing osteoporosis in the lower portion of the bonding material, there is a problem that the end of the plate is broken.

따라서, 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 최근 골 접합재료로 생분해성 고분자를 이용하려는 연구들이 행해져 왔다[D. K. Gilding, et al., Polymer, 20,1459, 1979; A. M. Reed, et al., Polymer, 22, 494, 1981].Therefore, in order to improve this problem, studies have recently been made to use biodegradable polymers as bone bonding materials [D. K. Gilding, et al., Polymer, 20, 1459, 1979; A. M. Reed, et al., Polymer, 22, 494, 1981.

생분해성 고분자 재료를 이용한 의료용구로는 예컨대, 치료를 위한 저분자량 약물의 방출 조절용 메트릭스, 흡수성 봉합사, 인공장막, 인공피부, 골접합재, 연골 치료용 재료가 개발되어 사용되어 왔다[R. Langer, et al., J. Macromol. Sci.-Rev. Macromol. Chem. Phys., C23, 61, 1983; S. Higashi, et al., Biomterials, 7, 183, 1986; 미국특허 제 3,739,773호].Medical devices using biodegradable polymer materials have been developed and used, for example, matrices for controlling the release of low molecular weight drugs for treatment, absorbent sutures, artificial curtains, artificial skin, bone bonding materials, and cartilage treatment materials [R. Langer, et al., J. Macromol. Sci.-Rev. Macromol. Chem. Phys., C 23, 61, 1983; S. Higashi, et al., Biomterials, 7, 183, 1986; US Patent No. 3,739,773].

고분자 재료를 체내 이식용으로 사용하기 위해서는 생체 분해성과 생체 적합성이 요구되며, 그 밖에도 그 분해 산물이 독성을 나타내지 않아야 하며 사용목적에 따라 적절한 속도로 분해되면서 필요한 기계적 강도를 유지하여야만 한다.Biodegradability and biocompatibility are required in order to use the polymeric material for implantation in the body. In addition, the degradation products should not be toxic, and the required mechanical strength should be maintained while degrading at an appropriate rate depending on the purpose of use.

따라서, 많은 생분해성 고분자 재료가 상기의 조건을 만족하기 때문에 골접합재로 고려되었다. 그 중에서도 특히 폴리락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA) 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)들이 적당한 기계적 강도, 생체 적합성, 생체 분해성 및 가공성을 가지고 있어, 이를 임상에서 실제로 사용하고 있다. 폴리글리콜산을 이용한 골접합재는 6주의 시간이 경과되면 기계적 강도를 잃게되는 반면에, 폴리락트산은 폴리글리콜산에 비해 소수성이고 유리전이온도가 높아서 분해되는데 수개월 이상의 시간이 걸리므로 골절 고정용 재료로서의 이용성이 더 크다 할 수 있다[S. Vainionpaa, et al.,Prog, Polym. Sci., 14, 679, 1989; D.Cam, et al., Bimaterials, 16, 833, 1995].Therefore, many biodegradable polymer materials have been considered as bone bonding materials because they satisfy the above conditions. Among them, polylactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA) and polylactic acid-polyglycolic acid copolymers (PLGA) have suitable mechanical strength, biocompatibility, biodegradability and processability, which are actually used in clinical practice. . The bone bonding material using polyglycolic acid loses its mechanical strength after 6 weeks, whereas polylactic acid is hydrophobic and has a higher glass transition temperature than polyglycolic acid. Availability may be greater [S. Vainionpaa, et al., Prog, Polym. Sci., 14, 679, 1989; D. Cam, et al., Bimaterials, 16, 833, 1995].

현재까지 발표된 생분해성 이식물에 대한 연구들은 손상된 조직의 치료속도와 이식된 고분자 물질의 분해속도가 일치하지 않기 때문에 이식재료가 치료기간동안 생체내에서 화학적 및 기계적 안정성을 유지하기 어렵기 때문에 이를 개선하는 것에만 목적을 두고 있었다.Studies of biodegradable implants published to date indicate that the implant material is difficult to maintain chemical and mechanical stability in vivo during treatment because the rate of treatment of damaged tissue does not match the rate of degradation of the implanted polymeric material. The only purpose was to improve.

따라서, 종래에 발표된 이식물들은 체내에서 골조직과 이식물들의 접착력이 약해 골조직 성장에 많은 시간이 소요되어서 골절 고정이나 골조직 재생이 어려운 점은 개선되지 못하였다.Therefore, the conventionally disclosed implants are weak in the adhesion of the bone tissue and the implant in the body, it takes a lot of time to grow the bone tissue, it is not improved the difficulty of fracture fixation or bone tissue regeneration.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 통상적으로 인체에 적용되어 온 생분해성 고분자 재료의 표면을 친수화시키게 되면, 생분해성 이식물들의 표면에 산소를 함유하는 저분자량의 친수기들이 형성되어 골조직과의 친화성이 증가되기 때문에 이식물과 골조직과의 접착성이 향상됨은 물론, 골조직 성장을 촉진시켜 골절 고정이나 골조직 재생에 큰 효과를 얻게 되는 의료용 생분해성 고분자 재료를 제공하는 데 그 목적이 있다.In the present invention, in order to solve the above problems, when the surface of the biodegradable polymer material that has been commonly applied to the human body is hydrophilized, low molecular weight hydrophilic groups containing oxygen are formed on the surface of the biodegradable implants to form bone tissue The purpose of the present invention is to provide a biodegradable polymer material for medical use, which improves adhesion between the implant and bone tissue as well as promotes the growth of bone tissue, thereby greatly improving the fixation of bone and regeneration of the bone tissue. .

본 발명은 생분해성 고분자 재료의 표면을 친수화시킨 의료용 생분해성 고분자 재료를 그 특징으로 한다.The present invention is characterized by a medical biodegradable polymer material obtained by hydrophilizing the surface of the biodegradable polymer material.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명은 체내에서 효소 또는 비효소적 가수분해에 의하여 분해되어 독성물질을 생성하지 않고 또한, 치료기간동안 기계적 안정성이 유지되는 특성을 가지고 있기 때문에 정형외과나 성형외과에서 손상된 골조직을 재생하기 위한 기저 및 골절 고정용 이식물로서 유용한 의료용 생분해성 고분자 재료에 관한 것이다. 본 발명에 따른 의료용 생분해성 고분자 재료는 임상에서 실제로 인체에 적용할 경우에 골조직과의 친화성을 향상시켜 골조직과 서로 잘 접착시키고 골조직 성장이 촉진되어 골절 고정이나 골조직 재생에 큰 효과를 발휘하게 된다.The present invention is a base for regenerating damaged bone tissue in orthopedic or plastic surgery because it is decomposed by enzymatic or non-enzymatic hydrolysis in the body to produce no toxic substances and also maintains mechanical stability during the treatment period. And medical biodegradable polymeric materials useful as fracture fixation implants. The medical biodegradable polymer material according to the present invention improves affinity with bone tissue when applied to the human body in clinical practice, adheres well to bone tissue and promotes bone tissue growth, thereby exerting a great effect on fracture fixation or bone tissue regeneration. .

고분자 재료를 이용한 이식물들은 체내에서 골조직과 직접적으로 접촉하게 되므로 골조직과의 친화성이 우수하지 못할 경우에는 골조직과 이식물 사이의 접착력이 약하기 때문에 골조직 성장에 많은 시간이 소요되고, 연속적인 움직임에 의한 피로로 인해서 고정용 재료에 해리 및 균열이 발생할 뿐만 아니라, 생분해성 고분자들이 체내에서 점진적으로 분해되어서 고정용 재료와 생체뼈 사이에 해리 등이 발생하여 골절 고정이나 골조직 재생이 어려운 문제점을 갖는다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 의료용 생분해성 고분자 재료는 그 표면이 친수화 처리되어 있어 골조직과의 친화성이 우수하여 이식물과 골조직과의 접착이 용이하고, 골조직의 성장에도 지대한 영향을 미치게 된다.Implants using polymer materials are in direct contact with bone tissue in the body, so when the affinity with bone tissue is not good, it takes a lot of time to grow bone tissue because of weak adhesion between the bone tissue and the implant. Due to fatigue, not only dissociation and cracking occur in the fixing material, but also biodegradable polymers are gradually decomposed in the body, so that dissociation occurs between the fixing material and the living bone and thus, fracture fixation or bone tissue regeneration is difficult. On the contrary, the medical biodegradable polymer material according to the present invention is hydrophilized on the surface thereof, and thus has excellent affinity with bone tissue, thereby easily bonding the implant with the bone tissue, and greatly affecting the growth of the bone tissue.

본 발명에서 적용될 수 있는 생분해성 고분자 재료는 일반적으로 인체에 적용되고 있는 생분해성 고분자라면 모두 사용될 수 있다. 그 중에서도 특히, 폴리락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)를 사용하는 것이 바람직한 바, 이들은 적당한 기계적 강도, 생체적합성, 분해성 및 가공성을 가지고 있기 때문에 정형외과나 성형외과에서 골절된 뼈를 접합하기 위한 접합체 및 손상된 골조직을 재생하기 위한 기저로 사용되고 있다.Biodegradable polymer material that can be applied in the present invention may be used as long as the biodegradable polymer is generally applied to the human body. Among them, it is particularly preferable to use polylactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA), polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA), since they have suitable mechanical strength, biocompatibility, degradability and processability. In orthopedic or plastic surgery, it is used as a basis for reconstructing the damaged bone tissue and the joint for bonding the fractured bone.

또한, 본 발명에서는 상기한 생분해성 고분자 재료들의 표면을 친수화시키기 위한 방법으로서, 플라즈마 처리, 코로나 방전, 산에 의한 화학적 처리, 알칼리에 의한 화학적 처리 및 감마선 조사등의 방법들 중에서 선택된 1종 이상의 방법으로 처리하여 골절된 뼈를 접합하기 위한 접합제 및 손상된 골조직을 재생하기 위한 기저로 사용하는데, 그 이유는 생분해성 이식물들의 표면에 산소를 함유하는 저분자량의 친수기들이 형성되어 친수성이 향상되기 때문이다.In addition, in the present invention, as a method for hydrophilizing the surface of the biodegradable polymer materials, at least one selected from methods such as plasma treatment, corona discharge, chemical treatment with acid, chemical treatment with alkali and gamma irradiation It is used as a basis for rejuvenating damaged bone tissue and as a binder for bonding fractured bones because of the formation of low molecular weight hydrophilic groups that contain oxygen on the surface of biodegradable implants to improve hydrophilicity. Because.

상기의 이유를 뒷바침하는 배경이론은 다음과 같다.The background theory behind the above reason is as follows.

"일반적으로 조직 세포들은 소수성 표면보다 친수성 표면에서 접착 및 성장이 잘 일어나 유리, 친수화 처리된 폴리스틸렌 등은 그 친수성 표면에 의하여 세포 친화성이 우수하다"[C. F. Amstein, et al., J. Clin. Micromol., 46, 1975]. 즉, 이식물로 사용되는 생분해성 고분자 재료들 표면의 친수성 증가는 이들 생분해성 고분자 재료들이 체내에서 골조직과 직접적으로 접촉하기 때문에 골조직과의 친화성을 향상시키므로써, 골조직이 서로 잘 접착하게 함은 물론, 골조직 성장을 촉진시켜 골절 고정이나 골조직 재생을 향상시키는 역할을 한다."Tissue cells generally adhere and grow better on hydrophilic surfaces than hydrophobic surfaces, and glass, hydrophilized polystyrene, and the like have excellent cell affinity by their hydrophilic surfaces" [C. F. Amstein, et al., J. Clin. Micromol., 46, 1975]. In other words, the increased hydrophilicity of the surface of the biodegradable polymer materials used as implants improves the affinity with the bone tissues because these biodegradable polymer materials are in direct contact with the bone tissues in the body. Of course, it promotes bone tissue growth and serves to improve fracture fixation or bone tissue regeneration.

또한, 본 발명에 따른 상기 표면처리하여 친수성이 향상된 생분해성 고분자 재료들의 분해속도는 표면처리 하지 않은 생분해성 고분자 재료들과 비교해 볼 때, 초기 약 4주 동안은 표면처리하여 친수성이 향상된 생분해성 고분자 재료들의 분해속도가 빨랐지만 그 후에는 큰 차이를 나타내지 않았다. 그 이유는 표면처리에 의해 형성된 산소를 함유하는 저분자량의 친수기들이 상기 생분해성 고분자 재료의 극 표면층에만 형성되기 때문에 초기에는 친수성 표면에 의하여 물분자의 접근성이 증가되어 분해가 빨리 일어나지만, 그 후에는 친수성 표면이 분해에 의해 소실되기 때문에 표면처리하지 않은 생분해성 재료들과 거의 같은 표면상태를 가지기 때문이다. 즉, 상기와 같은 사실은 표면처리에 의해서는 생분해성 고분자 재료들의 물리적 성질이 크게 변하지 않는다는 것을 의미하는 바, 표면처리 방법에 의한 생분해성 고분자 재료들의 친수성 향상은 이식물의 기계적 강도에는 큰 영향을 미치지 않고 골조직 세포와의 친화성에만 영향을 미치는 장점이 있다.In addition, the decomposition rate of the biodegradable polymer material having improved hydrophilicity by surface treatment according to the present invention is biodegradable polymer having improved hydrophilicity by surface treatment for about 4 weeks as compared with biodegradable polymer materials which are not surface treated. The decomposition rate of the materials was fast but there was no big difference after that. The reason is that low-molecular-weight hydrophilic groups containing oxygen formed by surface treatment are formed only on the extreme surface layer of the biodegradable polymer material. This is because the hydrophilic surface is lost by decomposition and has almost the same surface state as undegraded biodegradable materials. That is, the above fact means that the physical properties of the biodegradable polymer materials are not significantly changed by the surface treatment, and the hydrophilicity improvement of the biodegradable polymer materials by the surface treatment method has a great influence on the mechanical strength of the implant. And only affects the affinity with bone tissue cells.

또한, 본 발명에 따른 의료용 생분해성 고분자 재료는 이식물로도 사용되는데, 상기 이식물은 수술용 봉합사, 손상된 골조직을 재생하기 위한 기저 또는 골절 고정용 재료로 나사, 핀 또는 판 중에서 어느 형태로도 사용이 가능하다.In addition, the medical biodegradable polymer material according to the present invention is also used as an implant, the implant is a surgical suture, a base or fracture fixation material for regenerating damaged bone tissue in any form of screws, pins or plates Can be used.

따라서, 상기 친수화된 이식물의 표면으로 인하여 골조직 세포와의 친화성을 향상시켜서 이식물의 표면에 골조직 세포가 잘 접촉하게 됨은 물론, 골조직 세포의 성장이 촉진된다.Therefore, the surface of the hydrophilized implant improves the affinity with the bone tissue cells, as well as the bone tissue cells in contact with the surface of the implant, as well as promote the growth of bone tissue cells.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.

실시예 1 ∼ 3Examples 1-3

폴리락트산(PLLA)칩, 폴리글리콜산(PGA)칩 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)칩을 각각 240℃에서 용융시킨 다음 판 형태로 제조하고 상온에서 건조시켰다. 그 다음에 제조된 판들을 에탄올로 세척하고, 진공건조기에 넣어 건조시켰다. 이렇게 제조된 판들을 13.56㎒ 고주파 발생기에 연결된 벨쟈(bell jar)형 플라즈마 방전장치에 넣고 0.1 토르(Torr)의 진공하에서 5초간 플라즈마 처리를 행하여 판들의 표면을 친수화시켰다. 그 다음에 상기와 같이 처리된 판들을 에틸렌옥사이드(ethylene oxide) 가스로 살균하였다.Polylactic acid (PLLA) chips, polyglycolic acid (PGA) chips, and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) chips were melted at 240 ° C., respectively, and then prepared in a plate form and dried at room temperature. The plates were then washed with ethanol and placed in a vacuum dryer to dry. The plates thus prepared were placed in a bell jar type plasma discharge device connected to a 13.56 MHz high frequency generator and subjected to plasma treatment for 5 seconds under a vacuum of 0.1 Torr to hydrophilize the surfaces of the plates. The plates treated as above were then sterilized with ethylene oxide gas.

실시예 4 ∼ 6Examples 4-6

폴리락트산(PLLA)칩, 폴리글리콜산(PGA)칩 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)칩을 각각 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 판 형태로 제조한 다음, 대기상에서 초당 1㎝의 속도로 코로나 방전처리를 행하여 판들의 표면을 친수화 시켰다. 이렇게 처리된 판들을 에틸렌옥사이드(ethylene oxide) 가스로 살균하였다.Polylactic acid (PLLA) chip, polyglycolic acid (PGA) chip and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) chip were prepared in the form of plate using the same method as in Example 1, and then 1 cm per second in the air. The surface of the plates was made hydrophilic by performing corona discharge treatment at a speed of. The plates thus treated were sterilized with ethylene oxide gas.

실시예 7 ∼ 9Examples 7-9

폴리락트산(PLLA)칩, 폴리글리콜산(PGA)칩 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)칩을 각각 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 판 형태로 제조한 다음, 60℃의 30% 황산 수용액에 약 20분간 넣어 판들의 표면을 친수화 시켰다. 이렇게 처리된 판들을 초순수로 3회 이상 깨끗이 세척한 후, 진공건조기에 넣어 건조시켰다. 그 다음 판들을 에틸렌옥사이드(ethylene oxide) 가스로 살균하였다.Polylactic acid (PLLA) chip, polyglycolic acid (PGA) chip and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) chip were prepared in the form of plate using the same method as in Example 1, and then 30% of 60 ° C. The surface of the plates was hydrophilized by putting in an aqueous sulfuric acid solution for about 20 minutes. The plates thus treated were washed three times or more with ultrapure water, and then dried in a vacuum dryer. The plates were then sterilized with ethylene oxide gas.

실시예 10 ∼ 12Examples 10-12

폴리락트산(PLLA)칩, 폴리글리콜산(PGA)칩 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)칩을 각각 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 판 형태로 제조한 다음, 60℃의 1N 수산화나트륨 수용액에 약 30분간 넣어 판들의 표면을 가수분해 시켜서 판들의 표면을 친수화시켰다. 이렇게 처리된 판들을 초순수로 3회 이상 깨끗이 세척한 후, 진공건조기에 넣어 건조시켰다. 그 다음 판들을 에틸렌옥사이드(ethylene oxide) 가스로 살균하였다.Polylactic acid (PLLA) chip, polyglycolic acid (PGA) chip and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) chip were prepared in the form of plate using the same method as in Example 1, and then 1N hydroxide at 60 ° C. The surface of the plates was hydrophilized by hydrolysis of the surfaces of the plates in about 30 minutes in an aqueous sodium solution. The plates thus treated were washed three times or more with ultrapure water, and then dried in a vacuum dryer. The plates were then sterilized with ethylene oxide gas.

실시예 13 ∼ 15Examples 13-15

폴리락트산(PLLA)칩, 폴리글리콜산(PGA)칩 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)칩을 각각 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 판 형태로 제조한 다음, 공기 중에서 50 KCi Co-60선원을 사용하여 총선량 40 KGy로 감마선 조사시켜서 판들의 표면을 친수화시켰다. 그 다음 판들을 에틸렌옥사이드(ethylene oxide) 가스로 살균하였다.Polylactic acid (PLLA) chips, polyglycolic acid (PGA) chips and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) chips were prepared in the form of plates using the same method as in Example 1, and then 50 KCi Co in air. The surface of the plates was hydrophilized by gamma irradiation with a total dose of 40 KGy using a −60 source. The plates were then sterilized with ethylene oxide gas.

비교예 1 ∼ 3Comparative Examples 1 to 3

폴리락트산(PLLA)칩, 폴리글리콜산(PGA)칩 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)칩을 각각 240℃에서 용융시킨 다음 판 형태로 제조하고 상온에서 건조시켰다. 그 다음 제조된 판을 에탄올로 세척하고, 진공건조기에 넣어 건조시켰다.Polylactic acid (PLLA) chips, polyglycolic acid (PGA) chips, and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) chips were melted at 240 ° C., respectively, and then prepared in a plate form and dried at room temperature. The plate was then washed with ethanol and placed in a vacuum dryer to dry.

실험예 1 : 수접촉각의 측정Experimental Example 1 Measurement of Water Contact Angle

상기 실시예 1 ∼ 15 및 비교예 1 ∼ 3에서 제조된 판들 각각에 대한 친수성을 알아보기 위하여 수접촉각을 측정하였다. 이때, 수접촉각은 재료 표면에 일정량(1㎕)의 초순수를 떨어뜨리고 그 때 표면과 물방울이 이루는 각도를 통상적인 방법을 사용하여 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.The water contact angle was measured to determine the hydrophilicity of each of the plates prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3. At this time, the water contact angle was measured by dropping a certain amount (1 μl) of ultrapure water on the surface of the material and measuring the angle between the surface and water droplets using a conventional method, and the results are shown in Table 1 below.

구 분division 생분해성 고분자 재료Biodegradable Polymer Materials 친수화 방법Hydrophilization Method 판 표면의 수접촉각(°)Water contact angle of plate surface (°) 실시예 1Example 1 PLLAPLLA 플라즈마 처리Plasma treatment 42.0 ± 4.042.0 ± 4.0 실시예 2Example 2 PGAPGA 플라즈마 처리Plasma treatment 43.7 ± 3.943.7 ± 3.9 실시예 3Example 3 PLGAPLGA 플라즈마 처리Plasma treatment 44.5 ± 2.744.5 ± 2.7 실시예 4Example 4 PLLAPLLA 코로나 방전Corona discharge 45.3 ± 2.945.3 ± 2.9 실시예 5Example 5 PGAPGA 코로나 방전Corona discharge 47.0 ± 3.747.0 ± 3.7 실시예 6Example 6 PLGAPLGA 코로나 방전Corona discharge 46.5 ± 3.246.5 ± 3.2 실시예 7Example 7 PLLAPLLA 산에의한 화학적 처리Chemical treatment by acid 53.0 ± 4.253.0 ± 4.2 실시예 8Example 8 PGAPGA 산에의한 화학적 처리Chemical treatment by acid 51.2 ± 3.951.2 ± 3.9 실시예 9Example 9 PLGAPLGA 산에의한 화학적 처리Chemical treatment by acid 55.4 ± 3.255.4 ± 3.2 실시예 10Example 10 PLLAPLLA 알칼리에 의한 화학적처리Chemical treatment with alkali 56.4 ± 2.856.4 ± 2.8 실시예 11Example 11 PGAPGA 알칼리에 의한 화학적처리Chemical treatment with alkali 53.2 ± 3.953.2 ± 3.9 실시예 12Example 12 PLGAPLGA 알칼리에 의한 화학적처리Chemical treatment with alkali 54.5 ± 2.954.5 ± 2.9 실시예 13Example 13 PLLAPLLA 감마선 조사Gamma irradiation 50.3 ± 3.250.3 ± 3.2 실시예 14Example 14 PGAPGA 감마선 조사Gamma irradiation 49.7 ± 4.049.7 ± 4.0 실시예 15Example 15 PLGAPLGA 감마선 조사Gamma irradiation 51.4 ± 3.751.4 ± 3.7 비교예 1Comparative Example 1 PLLAPLLA -- 70.0 ± 2.570.0 ± 2.5 비교예 2Comparative Example 2 PGAPGA -- 67.2 ± 2.867.2 ± 2.8 비교예 3Comparative Example 3 PLGAPLGA -- 69.7 ± 4.269.7 ± 4.2

실험예 2 : 골조직 세포의 이식 배양Experimental Example 2 Graft Culture of Bone Tissue Cells

상기 실시예 1 ∼ 15 및 비교예 1 ∼ 3에서 제조된 판을 이용하여 골조직 세포의 배양실험을 행하였다.Culture experiments of bone tissue cells were carried out using the plates prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3.

골조직 세포는 실험쥐의 두개골로부터 효소법을 이용하여 추출한 다음, 3세대간 배양한 후, 제조된 판에 이식하였고, 37℃의 온도에서 그리고 5%의 탄산가스 분위기하에서 세포배양을 실시하였다. 이때, 배양에 사용한 골조직 세포의 초기 농도는 4 × 104cells/㎠이었고, 배양기간은 각각 2시간, 72시간, 168시간으로 하였다. 상기 세포배양 후, 증식된 세포수는 트립신으로 처리한 후 헤모시토미터(hemocytometer)를 사용하여 조사하였다. 그리고 그 결과를 표 2에 나타내었다.Bone tissue cells were extracted from the skull of the mice using the enzyme method, and then cultured for three generations, transplanted into the prepared plate, and cultured at 37 ° C. under a carbon dioxide gas atmosphere of 5%. At this time, the initial concentration of the bone tissue cells used for the culture was 4 × 10 4 cells / ㎠, the culture period was 2 hours, 72 hours, 168 hours respectively. After the cell culture, the proliferated cell number was examined using a hemocytometer after treatment with trypsin. The results are shown in Table 2.

구 분division 골조직 세포의 수 (# / ㎠, × 10,000)Number of bone tissue cells (# / ㎠, × 10,000) 배양시간Incubation time 2 시간2 hours 72 시간72 hours 168 시간168 hours 실시예 1Example 1 2.3 ± 0.22.3 ± 0.2 6.7 ± 0.36.7 ± 0.3 7.0 ± 0.27.0 ± 0.2 실시예 2Example 2 2.4 ± 0.32.4 ± 0.3 6.8 ± 0.46.8 ± 0.4 7.1 ± 0.37.1 ± 0.3 실시예 3Example 3 2.4 ± 0.32.4 ± 0.3 6.7 ± 0.36.7 ± 0.3 7.0 ± 0.27.0 ± 0.2 실시예 4Example 4 2.1 ± 0.22.1 ± 0.2 6.5 ± 0.16.5 ± 0.1 7.8 ± 0.67.8 ± 0.6 실시예 5Example 5 2.2 ± 0.42.2 ± 0.4 6.8 ± 0.46.8 ± 0.4 7.9 ± 0.47.9 ± 0.4 실시예 6Example 6 2.1 ± 0.42.1 ± 0.4 6.5 ± 0.36.5 ± 0.3 7.8 ± 0.37.8 ± 0.3 실시예 7Example 7 1.8 ± 0.21.8 ± 0.2 5.9 ± 0.25.9 ± 0.2 6.8 ± 0.36.8 ± 0.3 실시예 8Example 8 2.0 ± 0.52.0 ± 0.5 6.0 ± 0.36.0 ± 0.3 6.8 ± 0.46.8 ± 0.4 실시예 9Example 9 1.8 ± 0.31.8 ± 0.3 5.9 ± 0.25.9 ± 0.2 6.9 ± 0.36.9 ± 0.3 실시예 10Example 10 2.2 ± 0.42.2 ± 0.4 5.7 ± 0.45.7 ± 0.4 6.5 ± 0.56.5 ± 0.5 실시예 11Example 11 2.1 ± 0.32.1 ± 0.3 5.9 ± 0.25.9 ± 0.2 6.7 ± 0.26.7 ± 0.2 실시예 12Example 12 2.1 ± 0.22.1 ± 0.2 5.8 ± 0.45.8 ± 0.4 6.7 ± 0.36.7 ± 0.3 실시예 13Example 13 2.0 ± 0.22.0 ± 0.2 5.5 ± 0.35.5 ± 0.3 6.3 ± 0.36.3 ± 0.3 실시예 14Example 14 2.2 ± 0.52.2 ± 0.5 5.7 ± 0.45.7 ± 0.4 6.3 ± 0.16.3 ± 0.1 실시예 15Example 15 2.1 ± 0.32.1 ± 0.3 5.6 ± 0.35.6 ± 0.3 6.4 ± 0.46.4 ± 0.4 비교예 1Comparative Example 1 0.9 ± 0.10.9 ± 0.1 2.7 ± 0.32.7 ± 0.3 3.2 ± 0.13.2 ± 0.1 비교예 2Comparative Example 2 1.1 ± 0.11.1 ± 0.1 2.9 ± 0.22.9 ± 0.2 3.3 ± 0.23.3 ± 0.2 비교예 3Comparative Example 3 1.0 ± 0.11.0 ± 0.1 2.9 ± 0.32.9 ± 0.3 3.3 ± 0.23.3 ± 0.2

상기 표 2에 나타내어진 바와 같이 세포수 변화를 조사한 결과 실시예에서 세포의 성장속도가 비교예에 비하여 현격히 빨랐다.As shown in Table 2 above, as a result of examining the change in the number of cells, the growth rate of the cells in the example was significantly faster than that of the comparative example.

실험예 3 :단백질 생성량 및 칼슘 생성량 측정Experimental Example 3 Measurement of Protein Production and Calcium Production

상기 실시예 1 ∼ 15 및 비교예 1 ∼ 3에서 제조된 판을 사용하여 단백질 생성량과 칼슘 생성량을 측정하였다. 본 실험에서 칼슘 생성량은 무기물질의 생성량을 조사하기 위하여 조사하였다. 그리고 그 결과를 표 3에 나타내었다. 이때, 단백질 생성량은 자외선 흡광도(Bio-Red protein micreassay)법을 이용하여 조사하였고, 칼슘의 양은 원소분석기를 이용하여 측정하였다.Protein production and calcium production were measured using the plates prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3. In this experiment, calcium production was investigated to investigate the production of inorganic material. The results are shown in Table 3. At this time, the amount of protein production was investigated using the ultraviolet absorbance (Bio-Red protein micreassay) method, the amount of calcium was measured using an elemental analyzer.

구 분division 단백질 생성량(㎍ / ㎠)Protein production amount (㎍ / ㎠) 칼슘 생성량(㎍ / ㎠)Calcium production amount (㎍ / ㎠) 실시예 1Example 1 9.65 ± 0.29.65 ± 0.2 0.80 ± 0.050.80 ± 0.05 실시예 2Example 2 10.5 ± 0.3210.5 ± 0.32 0.79 ± 0.040.79 ± 0.04 실시예 3Example 3 9.82 ± 0.259.82 ± 0.25 0.81 ± 0.050.81 ± 0.05 실시예 4Example 4 13.5 ± 0.2813.5 ± 0.28 0.90 ± 0.030.90 ± 0.03 실시예 5Example 5 14.2 ± 0.3814.2 ± 0.38 0.91 ± 0.050.91 ± 0.05 실시예 6Example 6 13.7 ± 0.2513.7 ± 0.25 0.89 ± 0.030.89 ± 0.03 실시예 7Example 7 8.7 ± 0.438.7 ± 0.43 0.76 ± 0.040.76 ± 0.04 실시예 8Example 8 9.0 ± 0.319.0 ± 0.31 0.77 ± 0.050.77 ± 0.05 실시예 9Example 9 8.8 ± 0.28.8 ± 0.2 0.76 ± 0.050.76 ± 0.05 실시예 10Example 10 8.5 ± 0.18.5 ± 0.1 0.72 ± 0.010.72 ± 0.01 실시예 11Example 11 8.7 ± 0.48.7 ± 0.4 0.74 ± 0.050.74 ± 0.05 실시예 12Example 12 8.6 ± 0.158.6 ± 0.15 0.72 ± 0.050.72 ± 0.05 실시예 13Example 13 8.3 ± 0.28.3 ± 0.2 0.70 ± 0.020.70 ± 0.02 실시예 14Example 14 8.4 ± 0.58.4 ± 0.5 0.70 ± 0.030.70 ± 0.03 실시예 15Example 15 8.4 ± 0.18.4 ± 0.1 0.71 ± 0.040.71 ± 0.04 비교예 1Comparative Example 1 5.24 ± 0.215.24 ± 0.21 0.30 ± 0.050.30 ± 0.05 비교예 2Comparative Example 2 5.30 ± 0.235.30 ± 0.23 0.31 ± 0.020.31 ± 0.02 비교예 3Comparative Example 3 5.25 ± 0.315.25 ± 0.31 0.30 ± 0.030.30 ± 0.03

상기 표 3에 나타내어진 바와 같이, 1주일의 세포배양 후의 단백질 및 칼슘 생성량을 조사한 결과 친수화 처리된 판에서 단백질 및 칼슘의 생성량이 친수화 처리를 하지 않은 판에 비하여 월등히 많음을 알수 있었다.As shown in Table 3, the results of protein and calcium production after 1 week of cell culture showed that the amount of protein and calcium produced in the hydrophilized plate was significantly higher than in the plate without hydrophilization.

또한, 골조직세포를 2시간 배양 후 전자현미경으로 세포의 형태를 조사하였다. 그 결과 친수화 처리된 판에 부착된 세포는 위족이 많이 형성되어 있었고 형태가 많이 퍼져 있었으나, 친수화 처리를 하지 않은 판에 부착된 세포는 변형되지 않은 초기형태를 유지하고 있었다.In addition, after culturing the bone tissue cells for 2 hours, the cell morphology was examined by electron microscopy. As a result, the cells attached to the hydrophilized plate had a lot of gastric limbs and spreaded a lot, but the cells attached to the non-hydrophilized plate retained the unmodified initial form.

상기 실험예의 결과에서와 같이, 본 발명에 따른 표면처리 방법에 의한 친수화 처리된 폴리락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA) 및 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)등의 생분해성 고분자 재료들은 친수화 처리를 하지 않은 생분해성 고분자 이식물에 비하여 골조직 세포의 접착성 및 성장성이 월등히 향상됨을 알 수 있다.As in the results of the above experimental example, biodegradable polymers such as hydrophilized polylactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA) and polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA) by the surface treatment method according to the present invention The materials can be seen that the adhesion and growth of bone tissue cells is significantly improved compared to the biodegradable polymer implants without hydrophilization treatment.

Claims (3)

생분해성 고분자 재료의 표면을 친수화시킨 것임을 특징으로 하는 의료용 생분해성 고분자 재료.A biodegradable polymer material for medical use, characterized in that the surface of the biodegradable polymer material is hydrophilized. 제 1 항에 있어서, 상기 생분해성 고분자 재료로는 폴리락트산(PLLA), 폴리글리콜산(PGA) 또는 폴리락트산-폴리글리콜산 공중합체(PLGA)를 사용하는 것을 특징으로 하는 의료용 생분해성 고분자 재료의 제조방법.According to claim 1, wherein the biodegradable polymer material of the medical biodegradable polymer material characterized in that the use of polylactic acid (PLLA), polyglycolic acid (PGA) or polylactic acid-polyglycolic acid copolymer (PLGA). Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 친수화를 위한 표면처리는 플라즈마 처리, 코로나 방전, 산에 의한 화학적 처리, 알칼리에 의한 화학적 처리 및 감마선 조사방법 중에서 선택된 1 종 이상의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 의료용 생분해성 고분자 재료.The method of claim 1, wherein the surface treatment for hydrophilization is biodegradable for medical use, characterized in that at least one selected from plasma treatment, corona discharge, chemical treatment with acid, chemical treatment with alkali and gamma irradiation method. Polymer materials.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100529209B1 (en) * 2002-08-28 2005-11-17 한국과학기술연구원 A preparation method of biodegradable porous polymer scaffolds having improved cell compatibility

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