KR20010038098A - 헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010038098A
KR20010038098A KR1019990045940A KR19990045940A KR20010038098A KR 20010038098 A KR20010038098 A KR 20010038098A KR 1019990045940 A KR1019990045940 A KR 1019990045940A KR 19990045940 A KR19990045940 A KR 19990045940A KR 20010038098 A KR20010038098 A KR 20010038098A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heparin
tissue
glutaraldehyde
molecular weight
bioprosthetic tissue
Prior art date
Application number
KR1019990045940A
Other languages
English (en)
Inventor
김영하
박기동
김수현
이원규
Original Assignee
박호군
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박호군, 한국과학기술연구원 filed Critical 박호군
Priority to KR1019990045940A priority Critical patent/KR20010038098A/ko
Priority to JP30626399A priority patent/JP2001120654A/ja
Publication of KR20010038098A publication Critical patent/KR20010038098A/ko

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
    • A61L27/3687—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by the use of chemical agents in the treatment, e.g. specific enzymes, detergents, capping agents, crosslinkers, anticalcification agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/24—Heart valves ; Vascular valves, e.g. venous valves; Heart implants, e.g. passive devices for improving the function of the native valve or the heart muscle; Transmyocardial revascularisation [TMR] devices; Valves implantable in the body
    • A61F2/2412—Heart valves ; Vascular valves, e.g. venous valves; Heart implants, e.g. passive devices for improving the function of the native valve or the heart muscle; Transmyocardial revascularisation [TMR] devices; Valves implantable in the body with soft flexible valve members, e.g. tissue valves shaped like natural valves
    • A61F2/2415—Manufacturing methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
    • A61L27/3625—Vascular tissue, e.g. heart valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/0005—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L33/0011—Anticoagulant, e.g. heparin, platelet aggregation inhibitor, fibrinolytic agent, other than enzymes, attached to the substrate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/42—Anti-thrombotic agents, anticoagulants, anti-platelet agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/02—Treatment of implants to prevent calcification or mineralisation in vivo

Abstract

본 발명은 생체조직(bioprosthetic tissue)에 항혈전제인 헤파린(heparin)을 화학적 방법으로 공유결합시킴으로써 석회화(calcification)가 현저히 감소하고, 따라서 체내에서 장기간 사용가능한 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 얻어진 헤파린화 개질 생체조직은 석회화가 억제되어 체내 내구성이 향상되므로, 인공 심장 판막 및 순환계 수술용 패치(patch) 등의 생체조직 이식물 소재로 유망하다.

Description

헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법 {Calcification-resistant Heparinized Bioprosthetic Tissue Implants And Preparation Thereof}
본 발명은 체내에서 장기간 사용할 수 있는 항석회화성(calcification-resistance) 생체조직 이식물(bioprosthetic tissue implants) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 사람 또는 동물에서 얻은 생체조직을 통상적인 방법인 글루타르알데히드(glutaraldehyde)로 가교 처리한 후에 추가로 임상 항혈전제로 사용되고 있는 헤파린(heparin)을 공유결합시켜서 제조한, 항혈전성뿐만 아니라 특히 항석회화 특성이 대폭 개선되고, 체내 내구성이 향상된, 장기간 사용가능한 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
생체조직 이식물이란 동물이나 사람의 생체조직을 적당히 화학처리하여 면역특성을 제거하고 체내 안정성을 개선한, 손상된 사람의 조직이나 장기로 이식 사용되는 생체조직을 말한다. 이러한 생체조직 이식물로는 대표적으로 생체조직 심장 판막(tissue heart valve), 조직혈관(bioprosthetic vascular graft), 인대(ligament) 및 힘줄(tendon) 대체 조직(substitutes)이 있고, 순환계의 심장 판막, 중격 결손, 또는 혈관 봉합 부위의 수술용 조직 패치(patch)나 탈장 및 치과 수술용 조직 패치들이 사용되고 있다. 이러한 생체조직은 일반적으로 돼지의 대동맥 판막(porcine aortic valve)이나 심막(porcine pericardium) 및 소의 심막(bovine pericardium)과, 소 및 돼지의 경막(dura mater)들이 가장 많이 사용되고 있다. 또한 이러한 생체조직은 통상 글루타르알데히드로 화학처리 개질함으로써 체내 이식시 생체조직의 분해를 억제하고, 면역학적 거부반응을 방지하며, 동시에 살균시킨다. 이 글루타르알데히드 처리 공정은 화학적으로 생체조직 단백질들의 아미노기들이 글루타르알데히드에 의하여 가교결합(crosslinking)되어 안정화되는 과정이다(A. Carpentier, in Biological Tissue in Heart Valve Replacement, M.I. Ionescu, et al. (Eds), Butterworth, London (1972) 참조). 따라서, 일반적으로 생체조직을 무균적으로 채취하여 행크(Hanks) 용액에 씻어서 가용성 항원물질을 제거하고, 글루타르알데히드로 처리하여 가교결합시킨다.
가장 대표적인 생체조직 이식물은 인공 심장 판막이다. 현재 상품화된 인공 심장 판막은 기계식 판막(mechanical valve)과 생체조직 판막(tissue valve)이 있다. 기계식 판막이 체내 내구성은 우월하나 혈전이 수반되므로 항혈전제를 평생 복용하여야 한다. 이에 반하여 생체조직 판막은 형태와 기능이 생체와 유사하여 중심혈류가 보장되고 혈전 형성율이 아주 낮아서 항혈전제를 복용할 필요가 없다. 그러나, 생체조직 판막은 체내 내구성이 취약하고, 특히 석회화(calcification)로 인하여 시일이 지남에 따라 생체조직 판막의 유연성이 떨어지고 10-20년 후에 찢어져 버리는 결함이 있다.
수술용 조직 패치는 선천적 또는 후천적으로 손상된 심장, 혈관 부위나 조직의 결함 부위를 보강하거나 대체하기 위하여 사용되며, 현재 합성물 패치(synthetic patch) 및 동물의 조직 패치(즉, 이종 조직 패치(xenograft tissue patch))가 있다. 이 중 조직 패치는 소나 말의 심막이 주로 사용되며, 혈액 및 조직 적합성은 우수하지만, 역시 체내에서 석회화 등에 의하여 내구성이 취약한 단점이 있다.
석회화란 체내에 이식된 재료 내부에 히드록시아파타이트와 같은 인산칼슘 및 탄산칼슘 등의 칼슘 화합물이 침착되는 것이며, 이로 인하여 재료의 유연성이 떨어지고 결국 찢어지거나 체내 분해를 촉진시킨다. 이러한 석회화는 합성 고분자 및 생체 조직으로 제조된 모든 체내 이식물에 일어나는 현상이지만, 아직 그 발생기전(mechanism)이 명확히 밝혀지고 있지 않으며, 연구자들은 다음 몇가지의 복합적인 원인으로 생각하고 있다. 즉, 조직 처리 과정 및 그에 사용된 화합물 특히 글루타르알데히드의 부작용 및 미반응 잔여 글루타르알데히드, 조직의 화학적 구조의 변경, 인체의 면역반응, 가해진 기계적인 응력, 단백질 및 순환하고 있는 세포의 흡착 등이 석회화의 원인으로 생각되고 있다. 특히 화학적으로 전혀 처리하지 않은 생체조직이 체내 분해도는 크지만 석회화가 아주 작으므로 글루타르알데히드처리법 자체가 석회화의 일차 원인으로 제기되고 있으나, 이를 대체할 수 있는 공정 개발이 간단하지 않은 현실이다 (F.J. Schoen 등, J. Biomed. Mater. Res.: Appl. Biomat., 22(Al), 11 (1988) 참조).
이러한 생체조직의 석회화, 특히 생체조직 심장 판막의 석회화를 억제 및 방지하기 위하여 많은 연구가 진행되어 부분적으로 석회화를 감소시키는 효과들을 보고하고 있으나, 아직 어느 것도 성공적인 기술로 상업화되지 않았으며 더욱이 석회화의 근본적인 생성기구가 규명되지 않고 있으므로 통일적인 연구전략이 미진한 현실이다. 글루타르알데히드 대신에 디에폭시 화합물 또는 카르보디이미드로 가교 처리하는 방법이 연구되었으나(T. Okoshi 등, TASAIO, 36, 411 (1990) 참조), 새로운 방법으로 공인 받기에는 많은 추가 연구가 필요할 것이다.
한편, 생리적 석회화 억제제인 디포스포네이트 등 (R.J. Levy 등 Circulation, 71, 349 (1985) 참조), 항혈전 작용이 있는 아세틸살리실산(아스피린) (미국특허 제4,838,888호 참조), 나트륨 도데실 술페이트(SDS)와 같은 세척제 등(R.J. Levy 등, CRC Crit. Rev. biocompat., 2, 147 (1986) 참조)이 제시되었으나 이러한 방법들은 화학적으로 결합되지 않은 방법이므로 효과가 항구적이지 못하다. 또한 석회화를 야기하는 칼슘(Ca++)이 양이온이므로, 생체재료에 양이온을 미리 도입하여 전기적 반발력으로 칼슘의 흡착을 억제하려고 프로타민(protamine)을 결합하거나(G. Golomb 등, J. Biomed. Mater. Res., 25, 85 (1991) 참조) 또는 알루미늄(C.L. Webb 등, TASAIO, 34, 855 (1988) 참조)이나 철 화합물(M. Bailwin 등, Trans. Soc. Biomat., 14, 61 (1991) 참조)로 전처리하는 방법도 연구되었다. 콘드로이틴 술페이트(chondrotin sulfate) 등과 같은 음이온 다당류(G.M. Bernacca 등, Biomaterials, 13, 345 (1992) 참조)나 키토산(chitosan)(J. Chanda 등, Biomaterials, 15, 465 (1994) 참조) 또는 아미노올레인산(oleic acid) (WO89 06945 참조)을 도입하는 경우도 보고되었다.
본 발명자들도 생체재료에 술폰산화 폴리에틸렌옥시드 유도체를 결합시켜 석회화를 성공적으로 감소시킨 바 있고(김영하 등, 한국특허 131,046 및 181,691 참조), 그 연구를 계속하여 보다 안전하고 효과적인 방법으로서 생체조직에 헤파린을 결합시키는 방법을 개발하여 본 발명에 이른 것이다. 헤파린은 체내에서 생산되는 다당류의 하나로서 항혈전제로 잘 알려져 있고 임상에서 아주 보편적으로 사용되고 있으므로 체내 이식물에 적용하기에 안전성이 입증된 장점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 생체조직에 헤파린을 화학적으로 결합시켜 항혈전성 및 특히 항석회화성이 대폭 개선된 생체조직 이식물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 헤파린 처리한 생체조직 이식물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 사람 또는 동물에게서 얻은 생체조직을 글루타르알데히드로 가교처리한 후에 헤파린을 화학적으로 공유결합시키는 것을 포함하는 항석회화성 생체조직 이식물의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 방법이 적용될 수 있는 생체조직은 소, 말, 돼지 등의 동물이나 사람의 사체로부터 얻은 심장 판막, 심막 및 경막 등이다.
생체 재료의 처리에 사용되는 글루타르알데히드 완충용액의 농도는 0.2-0.7%이며, 또한 많은 경우에 처리한 생체재료 완제품은 글루타르알데히드 용액중에 보관 사용된다. 그러나, 이와 같은 글루타르알데히드에 의한 처리 및 보존 공정에서 미반응 글루타르알데히드가 생체재료에 잔류하게 되고, 이 미반응 글루타르알데히드가 바로 생체 재료의 석회화를 일으키는 주요 원인으로 지목되고 있다. 따라서, 아미노기를 함유하는 적당한 화합물로서 미반응 글루타르알데히드기를 제거하는 방법들이 다소간의 항석회화 효과를 나타내는 것으로 보고되었으며, 키토산(J. Chanda 등, Biomaterials, 15, 465 (1994) 참조), 아미노올레인산 (WO 89 06945 참조), 아미노폴리에틸렌옥시드술폰산(김영하등, 한국특허 131,046 및 181,691 참조) 등이 대표적인 예이다. 그러나, 이 화합물들은 체내 이식물에 사용된 예가 거의 없으므로 안정성을 검증할 필요가 있다.
이에 반하여, 본 발명에서 사용된 헤파린은 체내에서 합성되는 다분산성 천연다당류로서 현재 임상에서 대표적 항혈전제로 사용되고 있는 안전한 화합물이다. 헤파린은 종류에 따라 7,000~20,000의 고분자량 및 2,000~5,000의 저분자량이 있고, 저분자량이 항혈전성이 큰 것으로 보고되고 있다 (R.D. Rosengerg, Heparin: New Biochemical and Medical Aspects, Witt Ed., Walter de Gruyter, Berle (1983) 참조)
본 발명에 있어서는 경우에 따라 헤파린을 산화 등 적당한 방법으로 분해한 것을 사용할 수도 있다. 헤파린의 산화에 대해서는 문헌[J. Chanda 등, Biomaterials, 15, 465 (1994)]에 자세히 기재되어 있다.
헤파린의 구조는 다당류 골격에 많은 술폰산기(항혈전성 발현) 이외에 상당한 농도의 아미노기와 카르복실산기를 함유하므로, 알데히드기와 반응하여 각각 쉬프(Schiff) 염기 및 아세탈화합물로 결합될 수 있다 (R.D.Rosenberg, Heparin: New biomedical and medical aspects, W.de Gruyter, Berlin (1983) 참조). 생성된 쉬프 염기는 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 써서 환원하여 안정화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 생체조직을 글루타르알데히드로 처리한 후에 항응혈제로 널리 사용되고 있는 헤파린을 첨가하여 결합시킴으로써, 석회화의 원인으로 알려져있는 다음과 같은 여러가지 원인을 동시에 해결한다.
첫째, 잔류하는 글루타르알데히드기를 결합하여 제거시켰고,
둘째, 헤파린의 고유한 항혈전성을 획득할 수 있으며,
셋째, 헤파린은 음전하를 띄므로 같은 음전하의 단백질, 혈액 성분 및 세포의 점착이 감소되며,
넷째, 칼슘이 침착되는 장소가 되는 생체조직 중의 공간을 결합된 헤파린이 채워주는 효과가 있다.
따라서, 이러한 복합적인 작용에 의하여 제조된 생체조직 이식물이 우수한 항석회화 특성이 발현되는 것으로 생각된다.
본 발명에서는 생체조직의 글루타르알데히드 처리액 및 보관액으로서 안정하고 불활성이며 완충능력이 뛰어난 인산염완충식염수(phosphate buffered saline, PBS, pH 7.4)용액을 사용한다. 본 발명의 방법에 사용되는 글루타르알데히드는 0.05 내지 1.5 %의 농도, 더 바람직하게는 0.1 % 내지 1.0 %의 용액으로 사용된다. 사용되는 글루타르알데히드 용액의 농도가 0.05 % 이하이면 농도가 너무 작아서 생체조직의 가교반응이 효과적으로 일어나지 못하고, 1.5 % 이상이면 농도가 너무 커서 생체조직 표면의 가교반응이 급속히 진행되어 표면이 굳어지므로, 글루타르알데히드가 조직내부로 균일하게 침투되지 못하는 단점이 있다 (A. Jayakrishuan 등, Biomaterials 17, 471-484 (1996) 참조).
본 발명의 방법에서 사용되는 헤파린은 0.05 내지 20 %의 농도가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 % 농도로 사용된다. 헤파린의 농도가 0.05 %에 미치지 못하면 농도가 너무 작아서 헤파린 처리효과가 낮으며, 20 % 보다 높으면 헤파린 처리효과가 비례하여 증가하지 않는다.
본 발명의 방법에서 헤파린에 의해 생성된 쉬프 염기를 환원시키는데 사용되는 수소화붕소나트륨의 바람직한 농도는 0.001 N 내지 1 N이며, 더욱 바람직하게는 0.005 N 내지 0.5 N이다. 만일 수소화붕소나트륨의 농도가 0.001 N 보다 낮으면 환원반응이 충분하지 못하며, 1 N 보다 높으면 환원효과가 비례하여 증가하지 않는다.
상기한 바와 같이 제조된 본 발명의 생체조직 이식물은 생체조직을 글루타르알데히드로 가교 처리함으로써 생체조직의 기계적 물성이 개선되고 체내 분해가 감소되며 면역반응에 의한 부작용이 제거되고 살균된다. 따라서, 본 발명의 헤파린 처리된 생체조직 이식물은 생체조직 심장 판막과 순환계, 탈장 및 치과분야의 수술용 조직 패치를 제작 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 헤파린 처리된 생체조직 이식물에 대해서는 후술하는 바와 같이, 수축온도(shinkage temperature), 기계적 인장 강도와 연신도, 콜라겐 분해효소(collagenase)를 이용한 분해성, 동물 피하이식실험 및 순환계 이식실험에 의한 석회화 특성을 측정하였다.
수축온도는 시차주사식열량분석기(DSC, Differential Scanning Calorimeter, 미국 DuPont사의 DSC 910)로 10℃/분 승온시키며 측정하였는데, 수축온도가 높을수록 생체조직의 안정성이 큰 것을 의미한다. 또한 조직 약 1 mg을 콜라겐 분해효소(Clostridium histolyticum Type II, 활성도 350unit/mg, 미국 Sigma사)용액에서 37 ℃, 36시간 분해시킨 후 잔량을 건조 정량하였다 (박기동 등, Biomaterials, 18, 47, 1997). 인장 강도는 인스트론(Instron)사의 인장시험기 (Model 8511), 로드 셀(load cell) 50 kg로 측정하였다.
동물 피하근육 이식 석회화실험은 처리된 생체조직 패치(크기 1 cm x 1.5 cm)를 쥐 (Sprague-Dawley rat, 숫놈 생후 7주, 체중 200-250g)의 등 부위 피부와 근육사이의 피하근육(subcutaneous muscle)에 이식하고, 8주 후에 꺼내서 6N 염산 용액으로 가수분해한 시료를 유도적 커플화 플라스마(inductively coupled plasma)(ICP, Plasmascan 710, Lattam 사)로 칼슘을 정량하였다. 침착된 칼슘의 양은 건조된 조직 중량(mg) 당 칼슘의 양(ug)으로 표기하였다. 순환계 이식 석회화실험은 개(한국산 잡견, 25-30 kg)를 이용하여 방추형으로 제작한 조직 패치를 대동맥 내부에 이식 8주 후에 꺼내어 침착된 칼슘의 양을 같은 방법으로 평가하였다 (박기동 등, Biomaterials, 18, 47, 1997).
하기 실시예를 사용하여 본 발명이 더욱 구체적으로 설명되지만, 본 발명은 이들 실시예의 의하여 제한되는 것은 아니다.
＜비교예 1＞
소에서 채취한 심막을 행크(Hanks') 용액내에 보존하고 멸균실에서 심막에 부착된 두터운 지방층을 제거한 다음 4℃ 암소에서 24시간 동안 유지하여 가용성 단백질을 제거하였다. 처리된 생체조직을 PBS 용액으로 세척한 후 0.4% 글루타르알데히드 용액 내에 10시간 동안 담구어 놓았다. 이를 PBS로 여러 번 수세한 후 0.01N NaBH4용액에 4℃, 16 시간 넣어 환원시켰다.
이렇게 처리된 조직(이하 기본 처리 조직으로 부름)의 수축온도는 85 ℃, 콜라겐 분해효소로 분해 후 잔량 (이하 콜라겐 분해 잔량으로 부름)은 88%, 최대인장강도 1.11 kg/nm, 최대연신율 32%의 물성을 나타내었다. 이에 비하여 미처리(fresh) 조직의 수축온도는 68℃, 콜라겐 분해 잔량은 83%, 최대 인장 강도 0.45 kg/mm2, 최대 연신율 39%로서 글루타르알데히드 가교로 인하여 조직이 안정화되고 강도가 증가한 것을 확인하였다.
그러나 쥐 피하이식(8주) 결과, 미처리조직에 침착된 칼슘의 양이 0.45 ug/mg인데 반하여 기본 처리 조직은 116 ug/mg로서 석회화가 많이 진행되었다.
＜비교예 2＞
돼지의 대동맥 심장 판막을 채취하여 비교예 1과 같은 방법으로 처리하였다. 미처리(fresh)조직의 수축온도는 65℃, 콜라겐 분해 잔량은 71%, 최대 인장 강도 0.33 kg/mm2, 최대 연신율 62%이었고, 글루타르알데히드 기본 처리 조직의 수축온도는 86 ℃, 콜라겐 분해 잔량은 82%, 최대 인장 강도 0.88 kg/mm2, 최대 연신율 40%이었다. 쥐 피하이식(8주)후 미처리조직에 침착된 칼슘의 양이 0.55 ug/mg인데 반하여 기본 처리 조직은 102 ug/mg이었다.
＜실시예 1＞
소에서 심막을 채취하여 비교예 1과 같은 방법으로 글루타르알데히드로 가교 처리한 후에, 2.5%의 저분자량 헤파린(미국 시그마사, 분자량 4,000, 활성도 100 unit/mg) 완충용액(pH 11.0)에서 4℃, 2일 동안 반응시켰다. 헤파린이 고정화처리된 생체조직을 다시 비교예 1과 같은 방법으로 NaBH4용액으로 환원시켰다.
헤파린이 고정화된 생체조직의 수축온도는 86 ℃, 콜라겐 분해 잔량은 90%, 최대 인장 강도 1.41 kg/mm2, 최대 연신율 34%로서 글루타르알데히드 기본 처리 조직보다 안정성이 향상되었다.
쥐 피하이식(8주) 결과, 침착된 칼슘의 양이 6.5 ug/mg으로서 기본 처리 조직의 116 ug/mg보다 월등히 감소하여 우월한 항석회화성을 확인하였다.
＜실시예 2＞
소의 심막과 저분자량 헤파린 대신에 돼지의 대동맥 심장 판막과 고분자량 헤파린을 사용한 것이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 헤파린이 고정화된 생체 조직 패치를 제조하였다. 헤파린이 고정화된 돼지 심장 판막 조직의 수축온도는 85℃, 콜라겐 분해 잔량은 89%, 최대 인장 강도 1.22 kg/mm2, 최대 연신율 42 %로서 글루타르알데히드 기본 처리 조직보다 안정성이 향상되었다.
쥐 피하이식(8주) 결과, 침착된 칼슘의 양이 8.2 ug/mg으로서 기본 처리 조직의 102 ug/mg보다 월등히 감소하여 실시예 1과 같은 우수한 항석회화 특성이 확인되었다.
＜실시예 3＞
소의 심막 대신 사체의 심막을 사용한 것이외에는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 헤파린이 고정화된 생체조직 패치를 제조하였다. 이렇게 제조된 생체 조직 패치의 항석회화 특성을 개의 대동맥 내부에 이식실험한 결과, 칼슘 침착량이 6.7 ug/mg으로 역시 기본 처리 조직의 120 ug/mg보다 훨씬 개선된 항석회화 특성을 나타내었다.
＜실시예 4＞
소의 심막 대신에 돼지의 경막을 사용한 것 이외에는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 헤파린이 고정화된 생체조직 패치를 제조하였다. 개 동맥 이식실험을 행하여 침착된 칼슘량을 분석한 결과, 헤파린이 고정화된 생체조직 패치의 칼슘 침착량은 1.6 ug/mg으로 역시 기본 처리 조직의 107 ug/mg보다 훨씬 개선된 항석회화 특성을 나타내었다.
본 발명에 따르면, 현재 상업적으로 사용되고 있는 생체재료 처리 기술, 즉 글루타르알데히드로 처리하는 공정을 변경하지 않고 단순히 헤파린 처리 공정이 추가되므로 실제로 적용하기에 유리하다.
또한, 본 발명에 따라 헤파린이 화학적으로 공유결합된 생체조직 이식물은 항석회화성이 개선되고 헤파린 고유의 항혈전성도 동시에 얻을 수 있으므로, 체내에 이식 사용시에 칼슘의 침착량이 감소하여 체내 내구성이 크게 개선된 생체조직 심장 판막 및 수술용 조직 패치 등이 수득될 수 있다.

Claims (12)

  1. 사람 또는 동물에게서 얻은 생체조직을 글루타르알데히드로 가교처리한 후 헤파린을 화학적으로 공유결합시키는 단계를 포함하는 항석회화성 생체조직 이식물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사람 또는 동물에게서 얻은 생체조직이 심장 판막, 심막 또는 경막인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 헤파린이 분자량 2,000 내지 5,000의 저분자량 헤파린인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 헤파린이 분자량 7,000 내지 20,000의 고분자량 헤파린인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 헤파린으로서 산화되어 부분적으로 분해한 것을 사용하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 글루타르알데히드가 0.05% 내지 1.5%의 용액으로 사용되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 헤파린이 0.05% 내지 20%의 용액으로 사용되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 헤파린을 결합시킨 후, 수소화붕소나트륨로 환원 반응시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 수소화붕소나트륨 용액의 농도가 0.001N 내지 1N인 방법.
  10. 제1 내지 7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 항석회화성 생체조직 이식물.
  11. 제8항 또는 제9항의 방법으로 제조된 항석회화성 생체조직 이식물.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 인공심장판막 또는 수술용 조직 패치인 생체조직 이식물.
KR1019990045940A 1999-10-22 1999-10-22 헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법 KR20010038098A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990045940A KR20010038098A (ko) 1999-10-22 1999-10-22 헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법
JP30626399A JP2001120654A (ja) 1999-10-22 1999-10-28 ヘパリン処理された抗石灰化性生体組織移植物及びこの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990045940A KR20010038098A (ko) 1999-10-22 1999-10-22 헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010038098A true KR20010038098A (ko) 2001-05-15

Family

ID=19616421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990045940A KR20010038098A (ko) 1999-10-22 1999-10-22 헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2001120654A (ko)
KR (1) KR20010038098A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100524082B1 (ko) * 2003-02-05 2005-10-27 박기동 아르기닌이 결합된 항석회화성 생체조직 이식물 및 그 제조 방법
KR100739422B1 (ko) * 2005-04-26 2007-07-13 박기동 헤파린이 결합된 항석회화성 무세포성 생체조직 이식물 및그 제조방법
KR20160002357A (ko) 2014-06-27 2016-01-07 (주)웰크론 항혈전성 연신 폴리테트라플루오르에틸렌(e-PTFE) 튜브형 인공혈관 제조 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070218038A1 (en) 2006-03-17 2007-09-20 Pegasus Biologics, Inc. Stabilized, sterilized collagen scaffolds with active adjuncts attached
CN109260517B (zh) * 2018-09-19 2020-10-30 杭州启明医疗器械股份有限公司 一种可预装干燥生物心脏瓣膜及其制备方法
CN111420120A (zh) * 2020-05-28 2020-07-17 四川大学 一种具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5645587A (en) * 1996-06-05 1997-07-08 Chanda; Jyotirmay Prevention of calcification and degeneration of biological tissue grafts for implantation in humans
US5862806A (en) * 1997-10-30 1999-01-26 Mitroflow International, Inc. Borohydride reduction of biological tissues

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5645587A (en) * 1996-06-05 1997-07-08 Chanda; Jyotirmay Prevention of calcification and degeneration of biological tissue grafts for implantation in humans
US5862806A (en) * 1997-10-30 1999-01-26 Mitroflow International, Inc. Borohydride reduction of biological tissues

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100524082B1 (ko) * 2003-02-05 2005-10-27 박기동 아르기닌이 결합된 항석회화성 생체조직 이식물 및 그 제조 방법
KR100739422B1 (ko) * 2005-04-26 2007-07-13 박기동 헤파린이 결합된 항석회화성 무세포성 생체조직 이식물 및그 제조방법
KR20160002357A (ko) 2014-06-27 2016-01-07 (주)웰크론 항혈전성 연신 폴리테트라플루오르에틸렌(e-PTFE) 튜브형 인공혈관 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001120654A (ja) 2001-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101128225B (zh) 可植入生物材料和制造它的方法
US4378224A (en) Coating for bioprosthetic device and method of making same
US4553974A (en) Treatment of collagenous tissue with glutaraldehyde and aminodiphosphonate calcification inhibitor
JP2869024B2 (ja) 高い耐石灰化性を有する生体由来補てつ心臓弁
US5447536A (en) Method for fixation of biological tissue
Schmidt et al. Acellular vascular tissues: natural biomaterials for tissue repair and tissue engineering
US8415125B2 (en) Method for preparing biological scaffold material
JP2529112B2 (ja) 生体弁
US5891196A (en) Method for actively binding heparin to crosslinked biological tissues
AU2011276246A1 (en) Method for shaping tissue matrices
JPH09512463A (ja) 天然内皮下基質を利用した改善された血液接触表面並びにその製造及び利用方法
JPH10507673A (ja) 石灰化耐性生体補完組織とその製造方法
JP2003522001A (ja) 移植可能な生体補綴組織の安定化
AU2479900A (en) Method for tissue fixation
Park et al. Novel anti-calcification treatment of biological tissues by grafting of sulphonated poly (ethylene oxide)
CN112236175A (zh) 制备用于外科手术植入的生物组织的方法
Lee et al. Improved calcification resistance and biocompatibility of tissue patch grafted with sulfonated PEO or heparin after glutaraldehyde fixation
KR20010038098A (ko) 헤파린 처리된 항석회화성 생체조직 이식물 및 이의 제조 방법
KR100739422B1 (ko) 헤파린이 결합된 항석회화성 무세포성 생체조직 이식물 및그 제조방법
EP0121008A2 (en) Coating for bioprosthetic device and method of making same
US20120029655A1 (en) Implantable xenograft prepared from a non-human tissue portion
KR100524082B1 (ko) 아르기닌이 결합된 항석회화성 생체조직 이식물 및 그 제조 방법
KR0181691B1 (ko) 항석회화 생체 조직 이식물 및 그의 제조 방법
Vasudev et al. Covalently bonded heparin to alter the pericardial calcification
Kim et al. Negative cilia model for biocompatibility: Sulfonated peo‐grafted polymers and tissues

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application