KR20020029069A

KR20020029069A - 인공 신경관

Info

Publication number: KR20020029069A
Application number: KR1020027000129A
Authority: KR
Inventors: 야스히꼬 시미즈
Original assignee: 시미즈, 야스히꼬; 추후제출; 가부시끼가이샤 타픽
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2002-04-17
Also published as: CA2375595A1; WO2001003609A1; CN1360484A; TW512063B; EP1201202A1

Abstract

본 발명은 신경이 재생될 때까지 생체내에 잔존하고, 신경 재생 후에 이물질로서 생체에 잔존하지 않으며, 절단된 신경 절단단으로부터 축삭의 재생을 유도하여 생체로부터 모세 혈관의 침입을 촉진하고, 신경 조직의 재생을 촉진하는 인공 신경관을 제공하는 것을 목적으로 하고, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 내강에 미세 섬유화 콜라겐체를 가지며, 이 미세 섬유화 콜라겐체의 공극에 라미닌이 충전된 인공 신경관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

인공 신경관 {Artificial Neural Tube}

말초 신경이 수술로 절단되거나 외상에 의해 절단된 경우, 절단된 말초 신경의 절단단(end of nerve cut)을 서로 직접 문합(anastomosis)하는 방법이 우선 시도된다. 그러나, 대부분의 경우 절단된 신경을 정확하게 직접 문합하는 것은 불가능하며, 절단된 채 방치된다. 따라서, 말초측을 향해 재생하려는 신경이 결합 조직 등에 막혀 말초측 신경 절단단에 도달하지 못하고, 절단단 신경종(neuromata)이 되어 재생이 정지되며, 그 결과 수술 상처 및 창상의 치유 후, 절단된 신경 기능이 회복되지 않고 후유증이 남는 경우가 많다. 직접 문합이 불가능한 경우, 동일한 환자로부터 기능이 그다지 중요하지 않은 말초 신경을 부분적으로 절제하고, 이를 이용하여 신경의 절단 부분에 자가 이식을 행하는 경우도 있다. 그러나, 이 방법에서도 신경 기능이 충분히 회복되지 않는 경우가 많을 뿐만아니라, 이식 신경을 채취한 부분에 있어서도 기능 저하가 보여지는 경우가 많다.

따라서, 절단된 말초 신경의 절단단들을 튜브형의 의료용 재료, 즉 인공 신경관으로 접속시켜, 신경 줄기의 중추측 절단단에서 말초측 절단단을 향해 축삭을 재생시키고, 정방향으로 신장되는 것을 유도하여 말초 신경 줄기로부터 신경 근육접합부 또는 말초 감각 수용기까지 도달시켜서 기능을 회복시키고자 하는 시도가 여러번 행해져 왔다. 인공 신경관으로는 종래부터 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등으로 이루어지는 비다공성 튜브, 연신 폴리테트라플루오로에틸렌, 셀룰로오스 등으로 이루어지는 다공성 튜브, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리술폰 등으로 이루어지는 반투막 튜브, 생체내 분해성 재료인 폴리글리콜산, 폴리락트산 또는 이들의 공중합체 등으로 이루어지는 튜브, 젤라틴 튜브, 또는 동맥 또는 정맥 등의 동종 유래의 생체 조직 튜브가 시도되어 왔다. 그러나, 이들 재료에 의한 말초 신경의 재생 실험에서, 재료에 의해 생체 수복이 방해되기 때문에 이제까지 재생할 수 있었던 신경 길이는 길어도 15 mm 정도였다. 또한, 재생되는 신경이 가늘고, 신경 형태가 정상적으로 회복되지 않을 뿐만 아니라, 재생된 신경 기능도 회복되지 않는 경우가 많았다. 또한, 신경 성장 인자인 NGF(nerve growth factor)를 튜브에 충전한 예도 보고되어 있지만, NGF가 조기에 유출, 확산되어 버리기 때문에 우수한 효과는 얻지 못하였다.

최근에는 콜라겐 튜브에 라미닌(laminin) 및 파이브로넥틴(fibronectin)을 피복한 콜라겐 섬유를 충전한 인공 신경관[Tong, X. 등, Brain Research 663: 155-162, (1994)]이 시도되고 있지만, 신경이 보다 길게 재생될 때까지 콜라겐 튜브가 분해되지 않고서는 잔존할 수 없어 양호한 결과를 얻지 못하였다.

한편, 척수는 한번 손상을 입으면 재생되지 않는다고 여겨져 왔다. 외상, 종양 등에 의해 척수가 손상을 입은 경우, 손상을 입은 척수는 재생되지 않으며, 손상부 이하의 기능을 잃어버린 채 대마비(paraplegia)가 후유증으로 남게 된다.그러나, 최근에는 척수도 재생할 수 있다는 것을 증명하는 동물 실험이 수행되기 시작하였고, 척수를 예리하게 절단하여 정확하게 재봉합한 경우에는 기능이 회복되고 척수 손상부도 꽤 수복되는 것과, 척수의 일부를 관형으로 절제하고 이 부분에 늑간 신경 다발을 이식하면 척수의 일부가 재생되고 기능도 부분적이기는 하지만 회복되는 것과, 척수의 일부를 관형으로 절제하고 이 부분에 태아의 척수를 이식하면 척수의 기능 및 형태 모두가 회복되는 것 등이 쥐 실험에서 관찰되고 있다. 이 경우에도 이식하는 태아의 척수편을 각각의 신경 돌기에 바르게 대응시켜 이식한 경우에만 재생이 일어나는 것이 확인되고 있다. 이상의 사실로부터, 척수에 있어서도 정확하게 재생 조직의 구획을 일치시키도록 유도함으로써 척수 재생이 일어날 수 있음이 판명되었지만, 실제로 척수 재생을 가능하게 하는 인공 척수관은 전혀 개발되고 있지 않다.

따라서, 신경이 재생될 때까지 생체내에서 잔존될 수 있도록 생체내 분해 속도를 조절할 수 있으며, 신경 재생과 함께 생체내에서 분해 흡수되기 때문에 신경 재생 후 재생된 신경을 압박하지 않고, 절단된 신경 절단단으로부터 재생되어 오는 축삭이 정방향으로 신장되도록 유도하며, 생체로부터 모세 혈관의 침입을 촉진시킴으로써 조기 혈류 회복을 가져와 신경 조직의 재생을 촉진하는 인공 신경관의 개발이 요구되고 있다. 또한, 말초 신경 뿐만아니라 척수의 결손 부분에 접속시켜 척수 조직을 바르게 재생시키고, 기능 회복을 촉진하는 인공 척수관의 개발도 강력히 요구되고 있다.

본 발명은 인공 신경관에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 인공 신경관의 실시양태의 단면을 나타내는 도면이다. 구성을 모식적으로 나타낸 것으로 치수는 실측치가 아니며, 또한 부호 (30)이 가리키고 있는 부분은 실체이지만, 설명 편의상 사선을 생략하였다.

도 2는 타입-1의 본 발명에 따른 인공 신경관의 구조 (단면)를 나타내는 사진 (SEM 사진)이다.

도 3은 타입-2의 본 발명에 따른 인공 신경관의 튜브 기재의 구조 (표면)를 나타내는 사진 (SEM 사진)이다.

도 4는 본 발명에 따른 인공 신경관의 튜브 내강에 존재하는 미세 섬유화 콜라겐체의 구조 (단면)를 나타내는 사진 (SEM 사진)이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11, 21: (생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진) 튜브

12, 13: (젤라틴) 피복층

22, 23: (콜라겐) 피복층

30: 미세 섬유화 콜라겐체

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

본 발명의 인공 신경관을 구성하는 튜브 (10 및 20)의 길이 및 내경은 신경 절단 부분의 길이 및 굵기에 따라 다르지만, 예를 들어 좌골 신경 (예: 고양이)의 약 25 mm 정도의 결손부를 커버하기 위해 길이는 약 28 내지 35 mm, 바람직하게는 약 30 mm가 예시되고, 내경은 약 1 내지 8 mm, 바람직하게는 약 4 mm가 예시된다. 또한, 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로 사용하는 경우에도, 상기 튜브의 길이는 절단 부분의 길이에 따라 결정할 수 있으며, 또한 그 내경은 약 2 내지 12 mm가 바람직하고, 특히 약 10 mm가 바람직하다.

본 발명의 인공 신경관을 구성하는 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 (10 및 20)은, 절단된 신경이 재생되고 절단된 부분이 재결합될 때까지 (약 1 내지 3개월간) 튜브 밖으로부터 생체 세포의 침입을 방지하기 위해 튜브 형상을 유지할 필요가 있으며, 따라서 생체내 분해 흡수성을 가지면서 어느 정도 기간 동안 생체내에서 그 형상을 유지할 수 있는 것이 필요하다. 이러한 튜브는 폴리글리콜산, 폴리락트산, 글리콜산과 락트산의 공중합체, 락트산과 ε-카프로락톤의 공중합체, 폴리디옥사논, 및 글리콜산과 트리메틸렌카르보네이트의 공중합체로부터 선택되는 재료로 이루어진 메쉬형이 예시되지만, 그 중에 특히 폴리글리콜산으로 이루어진 메쉬형 튜브가 바람직하다. 또한, 상기 메쉬형 튜브 외에 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 튜브도 바람직하게 사용할 수 있다.

우선, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브가 폴리글리콜산 등의 재료로 이루어진 메쉬형 튜브 (11)의 적어도 외면에 젤라틴 또는 콜라겐을 포함하는 피복층 (13 및 23)을 갖는 본 발명의 인공 신경관 (이하, "타입-1"이라고 함)에 대하여 기재한다. 폴리글리콜산 등의 재료로 이루어진 메쉬형 튜브 (11)은, 생체내에서 약 1 내지 3개월간 그 튜브 형상을 유지시키기 위해 튜브의 두께 (통체로서의 튜브의 벽 두께, 이하 동일)는 약 0.1 내지 3 mm가 바람직하고, 특히 약 0.5 내지 2 mm가 바람직하다. 두께가 약 3 mm를 초과하면 생체 조직 재생에 장해가 되며, 두께가 약 0.15 mm 미만이면 튜브의 분해 속도가 너무 빨라 신경이 완전히 재생될 때까지 그 형상이 유지되지 않는다. 또한, 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로 사용하는 경우, 그 두께는 약 0.2 내지 5 mm가 바람직하고, 특히 약 0.5 내지 3 mm가 바람직하다.

상기 튜브의 기재가 폴리글리콜산 등의 재료인 경우, 그 자체가 소수성인 기재에 수투과성을 부여하기 위해 상기 기재는 메쉬형인 것으로 한다. 이 메쉬형 튜브 (11)의 메쉬 공경은 약 5 내지 30 ㎛가 바람직하고, 특히 10 내지 20 ㎛가 바람직하다. 메쉬 공경이 약 5 ㎛ 미만이면 세포 및 조직이 증식할 수 없으며, 약 30 ㎛를 초과하면 조직 진입이 과잉 상태가 된다.

또한, 상기 재료 자체에는 조직 재생을 촉진시키는 작용이 없기 때문에, 기재로서의 튜브 (11)의 적어도 외면에 조직 재생 촉진 작용을 갖는 재료로 이루어진피복층 (13 및 23)을 갖게 되는데, 상기 기재로서의 튜브의 안팎 양면 모두, 또한 메쉬 구멍 내부에도 상기 조직 재생 촉진 작용을 갖는 재료로 피복 또는 충전되어 있는 것이 바람직하다. 피복층 (13 및 23, 및(또는) 12 및 22)의 두께는 약 0.2 내지 5 mm가 바람직하고, 특히 약 0.5 내지 3 mm가 바람직하다. 이러한 조직 재생 촉진 작용을 갖는 재료로는 수투과성을 가지며, 생체에 적용해도 이물질 반응을 일으키지 않고 생체 친화성 및 조직 적합성이 우수하며, 조직 재생을 촉진시키는 작용을 갖는 콜라겐 또는 젤라틴을 들 수 있다. 콜라겐의 원료로는 종래부터 사용되고 있는 각종 동물 유래의 콜라겐을 들 수 있으며, 예를 들면 소, 돼지, 토끼, 양, 캥거루, 새 등의 동물 피부, 뼈, 연골, 힘줄, 장기 등으로부터 유래하는, 산, 알칼리, 효소 등에 의해 가용화된 I형 콜라겐, 또는 I형과 III형의 혼합 콜라겐이 바람직하다. 이 콜라겐으로 이루어진 피복층은 콜라겐 분자가 분산되어 있는 비정질 구조층이다. 젤라틴으로 이루어지는 피복층은 일본 약방 정제 젤라틴을 원료로 할 수 있다.

본 발명의 인공 신경관에서, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어지는 튜브 기재는 상기 폴리글리콜산 등의 재료로 이루어진 메쉬형 튜브 (11) 외에 조직 재생 촉진 작용이 있는 콜라겐을 원료로 한 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 튜브 (21)일 수도 있다. 이하, 생체내 분해 흡수성 재료가 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 튜브이고, 또한 이 튜브의 적어도 외면에 형성되는 피복층 (23 및(또는) 22)가 콜라겐을 포함하는 본 발명의 인공 신경관 (이하, "타입-2"라고 함)에 대하여 기재한다.

상기 튜브 기재의 원료로 사용하는 콜라겐으로는, 타입-1의 인공 신경관의 피복층 원료와 마찬가지로 종래부터 사용되고 있는 각종 동물 유래의, 산, 알칼리, 효소 등에 의해 가용화된 I형 콜라겐, 또는 I형 및 III형의 혼합 콜라겐이 바람직하다. 이 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어지는 재료는 콜라겐 분자로 이루어진 미세 섬유가 다중으로 겹쳐진 부직포형 다원 구조체 (구체적으로는 콜라겐 분자 수개로 이루어진 직경 3 내지 7 nm의 초미세 섬유를 그 기본 단위로 하며, 이 초미세 섬유가 다발이 되어 직경 30 내지 70 nm의 미세 섬유를 형성하고, 이 미세 섬유가 또 하나의 다발이 되어 직경 1 내지 3 ㎛의 미세 섬유를 형성하며, 이어서 이 미세 섬유의 다발열이 종횡 번갈아 적층되어 직경 5 내지 8 ㎛의 섬유를 형성하고, 이어서 이 섬유가 동축 방향으로 중합되어 직경 20 내지 50 ㎛의 판형 섬유를 형성하고, 최종적으로 이 판형 섬유 (11)이 무작위로 얽혀서 최대 단위인 섬유성 콜라겐을 형성하고 있음, 도 2 참조) 매트릭스 또는 섬유상물을 짠 것 또는 엮은 것이며, 이것을 재료로 하는 튜브 (21)은 타입-1의 인공 신경관 튜브 (11)과 동일한 내경 및 길이를 갖는다. 그 두께는 약 0.5 내지 5 mm가 바람직하고, 특히 약 1 내지 2 mm가 바람직하며, 또한 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로서 사용하는 경우 그 두께는 약 0.5 내지 5 mm가 바람직하고, 특히 약 1 내지 3 mm가 바람직하다. 또한, 이 튜브 (21)의 적어도 외면에 형성되는 콜라겐을 포함하는 피복층 (23 및(또는) 22)는 튜브 기재인 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 부직포형 다원 구조체와 마찬가지로 종래부터 사용되고 있는 각종 동물 유래의 가용화된 I형 콜라겐 또는 I형 및 III형의 혼합 콜라겐을 원료로 한다. 단, 형태는 콜라겐 분자가 분산되어 있는 비정질 구조층이다. 또한, 그 피복층의 두께는 약 0.1 내지 2 mm가 바람직하고, 특히 약 0.5 내지 1 mm가 바람직하다.

본 발명의 인공 신경관은 상기에서 상세히 기재한 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 (10 및 20)의 내강에 미세 섬유화 콜라겐체 (30)을 갖는 것으로, 이 미세 섬유화 콜라겐체 중의 공극에 라미닌이 충전된 것이다(여기서, 상기 미세 섬유화 콜라겐체는 튜브 기재인 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 부직포형 다원 구조체와 실질적으로 동일한 구조임, 도 3 참조). 이 인공 신경관을 생체에 적용하면, 상기 미세 섬유화 콜라겐체를 신경 섬유가 재생의 발판으로 이용하여 재생, 신장해 나간다(또한, 신경 섬유의 재생·진전 과정에서 상기 미세 섬유화 콜라겐체는 조금씩 소화·소멸해 감).

바람직한 실시양태는, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 기재 (11 또는 21)이 폴리글리콜산의 통형 메쉬체로 이루어진 튜브 (11)이며, 이 튜브의 피복층 (23 및(또는) 22)가 비정질 콜라겐으로 이루어진 것이다.

하기에, 본 발명의 인공 신경관의 제조 방법에 대해 기재한다.

우선, 타입-1의 인공 신경관을 제조하기 위해 우선 폴리글리콜산 등을 재료로 메쉬형의 튜브 (11)을 제작한다. 어떠한 방법에 의해서든 좋지만, 예를 들면 폴리글리콜산 등의 섬유 (예를 들면, 직경 0.1 mm의 섬유)를 통형으로 엮어 상기 두께를 갖는 메쉬형 튜브를 얻는다. 제작한 메쉬형 튜브 (11)에 상기 콜라겐 또는 젤라틴 용액을 도포하거나, 또는 이 용액 중에 메쉬형 튜브 (11)을 침지하고 (이러한 도포 또는 침지를 이하 "코팅"이라고 함), 이어서 통풍건조하여 메쉬형 튜브(11)의 적어도 외면 및 메쉬 구멍 내부에 콜라겐 또는 젤라틴 피복층 (13 및 23, 및(또는) 12 및 22)를 형성시킨다(이 메쉬형 튜브의 외면 및 메쉬 구멍 내부에만 상기 콜라겐 또는 젤라틴 피복층을 형성시키는 경우에는, 이 콜라겐 또는 젤라틴 용액의 코팅에 앞서 상기 메쉬형 튜브 내강에 이 메쉬 튜브 내면에 접촉하는 테플론제 등의 막대를 넣어 둘 수도 있음). 이 콜라겐 또는 젤라틴 피복층의 형성에 바람직하게는 약 1 내지 3 중량％, 특히 약 1 내지 2 중량％의 콜라겐을 포함하는 약 1 N의 염산 용액 (pH 약 3), 또는 약 2 내지 30 중량％, 바람직하게는 약 10 내지 20 중량％의 젤라틴 수용액을 사용한다. 또한, 이 타입의 인공 신경관에서는, 메쉬형 튜브 (11)에 친수성을 부여하기 위해 그 표면에 플라즈마 방전, 오존 조사 등의 친수화 처리를 수행하고, 이어서 콜라겐 또는 젤라틴으로 피복하는 것이 바람직하다.

한편, 타입-2의 인공 신경관을 제조하기 위해, 튜브 내면에 접촉하는 예를 들면 직경이 약 1 내지 8 mm, 바람직하게는 약 4 mm인 테프론 등의 막대를 코어재로서 사용한다. 또한, 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로서 사용하는 경우, 바람직하게는 직경 약 2 내지 12 mm, 특히 약 10 mm의 막대를 코어재로서 사용한다. 이것을 바람직하게는 약 0.5 내지 3 중량％, 특히 약 1 내지 2 중량％의 콜라겐을 포함하는 약 1 N 염산 용액에 침지하고, 이 코어재 표면에 두께가 바람직하게는 약 5 내지 20 mm, 특히 약 10 mm의 콜라겐 염산 용액층을 형성시키고, 이를 동결한다(예를 들면, 약 0 ℃에서 약 12시간). 또한, 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로 사용하는 경우에는 두께가 바람직하게는 약 5 내지 30 mm, 특히 약20 mm인 콜라겐 염산 용액층을 형성시키고, 이를 동결한다. 동결함으로써 염산 용액 중에 분산되어 있는 콜라겐 분자 사이에 미세한 얼음이 형성되고, 콜라겐 염산 용액이 층분리를 일으키며, 또한 콜라겐 분자가 재배열되어 콜라겐이 미세 섬유화된다. 이어서, 이것을 다시 진공하에서 동결 건조 (예를 들면, 약 0 ℃에서 약 24시간)한다. 동결 건조함으로써 콜라겐 분자 사이의 미세한 얼음이 기화됨과 동시에 콜라겐의 미세 섬유가 다중으로 겹쳐진 부직포형 콜라겐층으로 이루어진 튜브를 얻을 수 있다.

이어서, 이 미세 섬유화 콜라겐층이 그 위에 형성된 코어재를 폴리에틸렌 등의 주머니에 넣어 밀폐하고 탈기하거나, 탈기하지 않고 상기 미세 섬유화 콜라겐층을 기계적으로 눌러 콜라겐층을 압축한다. 압축함으로써 밀도가 높은 미세 섬유화 콜라겐층 (21)을 얻을 수 있다. 이 압축 조작은 압축 후의 상기 미세 섬유화 콜라겐층의 두께가 바람직하게는 약 0.5 내지 5 mm, 특히 약 1 내지 2 mm, 인공척수관으로서 사용하는 경우에는 두께가 바람직하게는 약 0.5 내지 5 mm, 특히 약 1 내지 3 mm가 되도록 행한다. 또한, 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 튜브로, 콜라겐의 섬유상물을 짠 것 또는 엮은 것을 사용하는 경우, 상기 콜라겐 염산 용액층의 형성 대신에 상기 콜라겐 염산 용액으로부터 습식 방사로 콜라겐의 섬유상물을 우선 만들고, 이것을 통형으로 짜고 편성하며, 또한 동결 이후 동일한 조작을 행하면 된다.

이와 같이 형성한 압축 미세 섬유화 콜라겐층 (21)의 적어도 외면 상에 다시 콜라겐 피복층 (23 및(또는) 22)를 형성한다. 이들 콜라겐 피복층 (23 및(또는)22)를 형성하여 보다 높은 강도를 갖는 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 (20)을 얻을 수 있다. 이들 콜라겐 피복층 (23 및(또는) 22)를 형성하기 위해, 상기 코어 막대로부터 벗겨낸 미세 섬유화 콜라겐층 (21)로 이루어진 튜브를 다시 바람직하게는 약 0.5 내지 3 중량％, 특히 약 1 내지 2 중량％의 콜라겐을 포함하는 약 1 N 염산 용액으로 도포하거나, 이 콜라겐 염산 용액에 침지하여 미세 섬유화 콜라겐층 (21)의 적어도 외면 상에 콜라겐 염산 용액층을 형성시키고, 이것을 통풍건조한다. 이 침지와 통풍건조 조작을 복수회, 바람직하게는 5 내지 20회 정도 반복하여 콜라겐 분자가 분산되어 있는 비정질 구조의 콜라겐 피복층 (23 및(또는) 22)을 형성시킨다(콜라겐 염산 용액층의 두께는 각각 전체적으로 바람직하게는 약 0.2 내지 1.0 mm, 특히 약 0.5 mm임). 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로 사용하는 경우에도, 이 두께는 동일하다.

이와 같이 제조한 튜브 (20)은 비정질 구조의 콜라겐 피복층이 있기 때문에 압축 미세 섬유화 콜라겐층 (21)만으로 이루어지는 튜브와 비교하여 높은 인열 강도를 가지므로 (비정질 콜라겐이 상기 압축 미세 섬유화 콜라겐층으로 일부 진입 및 이 압축 미세 섬유화 콜라겐층과 상기 콜라겐 피복층 계면에서 콜라겐의 일부 용해·석출에 의함) 취급이 쉽고, 신경과 봉합이 용이하다.

상기와 같이 제조한 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 (10 및 20)의 내강에 미세 섬유화 콜라겐체 (30)을 형성시킨다. 이 미세 섬유화 콜라겐체 (30)을 형성시키기 위해, 코어재의 장전 및 압축 조작을 수행하지 않는 것을 제외하고는 타입-2의 튜브 (21)의 형성과 동일하게 수행할 수 있다. 요컨대, 튜브 (10) 또는 튜브 (20)을 일종의 형으로하여 상기 콜라겐 염산 용액을 이들 튜브 내강에 유입시켜 동결하고, 동결 건조할 수 있다.

또한, 이 미세 섬유화 콜라겐체 (30)의 형성에 앞서 콜라겐 또는 젤라틴 피복층 (13 및 23, 및(또는) 12 및 22) 및 압축 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 튜브 (21)에 내수용성을 부여하기 위해 가교 처리를 수행한다(타입-2의 경우는 튜브 (21)을 제조한 후, 피복층 (23 및(또는) 22) 형성전에도 이 가교 처리를 행할 수 있음). 이 가교 처리는 본 발명의 인공 신경관에 말초 신경이 완전히 재생될 때까지 그 튜브형의 형상을 유지시켜 신경관 밖으로부터 세포 침입을 방지하기 때문에도 바람직하다.

가교 처리는 재생을 필요로 하는 신경 절단부의 길이에 따라 다르지만 생체내에서 튜브의 형태보존 기능의 부여가 속도를 결정하기 때문에, 생체에 적용한 후 1 내지 3개월간 튜브형의 형상을 유지시킬 정도로 수행한다. 가교 방법으로는 γ선 가교, 자외선 가교, 전자선 가교, 열탈수 가교, 글루탈알데히드 가교, 에폭시 가교 및 수용성 카르보디이미드를 들 수 있지만, 가교 정도를 조절하기 쉽고 가교 처리를 수행해도 생체에 영향을 미치지 않는 열탈수 가교가 바람직하다. 가교 처리는 진공하에서 예를 들면 약 105 내지 150 ℃, 바람직하게는 약 120 내지 150 ℃, 특히 바람직하게는 약 140 ℃의 온도에서 예를 들면 약 6 내지 24시간, 바람직하게는 약 6 내지 12시간, 특히 바람직하게는 약 12시간 수행한다.

최종적으로 상기 미세 섬유화 콜라겐체 (30)의 공극에 신경 섬유의 성장을 촉진하는 성분을 충전하는데, 이 성분으로는 라미닌, 특히 인간 라미닌이 바람직하다. 충전은 라미닌을 PBS(phosphate-buffered saline)에 용해한 것에 그 내강에 미세 섬유화 콜라겐체 (30)을 갖는 튜브 (10 및 20)을 침지하거나, 라미닌의 PBS 용액을 상기 미세 섬유화 콜라겐체 중에 압입하는 등과 같은 방법으로 수행할 수 있다. 단, 미세 섬유화 콜라겐체 (30)의 제작 과정과 동일한 이유로 이 라미닌 충전 과정에 앞서, 제작된 상기 미세 섬유화 콜라겐체를 가교 처리, 바람직하게는 열탈수 가교 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 인공 신경관을 인공 척수관으로 사용하는 경우, 이 라미닌 충전에 추가하여 신경 섬유의 재생·진전을 촉진하기 위한 추가 성분, 예를 들면 TGF-β 등의 세포 영양/성장 인자, 자기의 마크로파지를 비롯한 염증계 세포(외부에서 배양한 것), 또는 자기, 동종 또는 이종의 올리고덴드로글리아(oligodendroglia) 또는 슈완(Schwan) 세포 등의 미엘린 (수초, myelin sheath) 형성 세포 중 1종 이상을 상기 미세 섬유화 콜라겐체 중에 도입하는 것이 바람직하다. 이들 추가 성분의 도입은 통상의 방법에 따라 수행할 수 있다. 이들 신경 재생·진전 촉진 성분의 충전·도입 후, 전체를 통풍건조하여 본 발명의 인공 신경관의 제조를 종료한다 (물론, 시장에서 유통을 위해 필요한 조작, 예를 들면 주머니에 채운다거나, 살균 등을 행하지 않아도 좋다는 것을 의미하는 것은 아님).

외상 또는 외과 수술 등에 의해 절단된 신경의 양쪽 절단단을 본 인공 신경관에 내삽하고, 그 부분을 결찰 (ligation)함으로써 축삭이 재생되어 정방향으로 신장되는 것을 유도하며, 축삭을 말초 신경 줄기로부터 신경 근육 접합부 또는 말초 감각 수용기까지 도달시켜 신경 기능을 회복 시키기 위해 상기와 같이 제조한인공 신경관을 사용할 수 있다. 또한, 외상 등으로 척수가 손상된 경우에도 손상 부분의 추골을 떼어내고 척수의 손상 부분을 본 인공 신경관으로 커버하여 손상된 척수를 재생시키고, 그 기능을 회복시킬 수 있다고 생각된다.

하기에, 본 발명을 실시예 및 비교예로 상세히 설명하지만, 이들로 본 발명을 한정하려는 것은 아니다.

본 발명은 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브 (10 및 20)의 내강 (lumen)에 미세 섬유화 콜라겐체 (30)을 갖는 인공 신경관으로, 이 미세 섬유화 콜라겐체의 공극에 라미닌이 충전된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 인공 신경관을 제조하는 방법으로, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어지는 튜브 (10 및 20)을 준비하는 단계, 상기 튜브 내강에 콜라겐 염산 용액을 도입하는 단계, 동결 단계, 동결 건조하여 미세 섬유화 콜라겐체 (30)을 형성시키는 단계, 상기 내강에 미세 섬유화 콜라겐체를 갖는 튜브를 열가교 처리하는 단계 및 상기 미세 섬유화 콜라겐체 중에 라미닌을 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

폴리글리콜산(PGA) 섬유 (φ: 0.1 mm)를 통형으로 엮어 길이 약 100 mm, 내경 약 4 내지 5 mm, 두께 약 1 mm의 폴리글리콜산의 메쉬형 튜브 (메쉬 공경: 약 10 내지 20 ㎛)를 준비하고, 그 표면을 플라즈마 방전 처리로 친수화하며, 이어서 돼지 피부 유래의 1.0 중량％의 효소 가용화 콜라겐을 포함하는 1 N 염산 용액에 침지하고, 통풍건조하여 메쉬형 튜브의 내외면을 상기 콜라겐 염산 용액으로 피복하였다. 그 메쉬 구멍 내부에도 상기 콜라겐 염산 용액이 충전되어 있으며, 침지·통풍건조 작업은 10회 반복하였다.

이어서, 상기 콜라겐 피복층을 내외면에 갖는 튜브를 열탈수 가교 처리(140 ℃에서 24시간)한 후, 그 내강에 상기 콜라겐 염산 용액을 유입시켜 그를 동결하고 (-20 ℃에서 24시간), 동결 건조하여 (진공하에 -80 ℃에서 48시간), 다시 열탈수 가교 처리 (140 ℃에서 24 시간)하였다.

이와 같이 얻어진 가교 처리 후의 미세 섬유화 콜라겐체를 내강에 갖는 상기 튜브를 인간 라미닌의 PBS 용액 (농도: 10 μg/ml)에 침지(10 min)하고, 이어서 통풍건조 (작업 횟수: 3회)하여 본 발명의 인공 신경관 (타입-1)을 얻었다.

개 (체중 10 kg)의 총 비골 신경 80 mm를 절제하고 양측의 신경 절단단을 상기 인공 신경관에 내삽한 후, 이 인공 신경관과 상기 신경 절단단과의 중첩부를 10-0 나일론사로 결찰하여 시간이 경과한 후에 평가를 하였다.

<비교예>

내외면에 콜라겐 피복층을 갖는 상기 PGA 메쉬 튜브의 내강에, 미리 열탈수 가교 처리 (140 ℃에서 24 시간)를 행한 돼지 피부 유래 효소 가용화 콜라겐의 섬유 (φ: 약 5 ㎛)를 인간 라미닌의 PBS 용액 (농도: 10 μg/ml)에 침지하고, 통풍건조 (작업 횟수: 3회)하여 얻은 라미닌 피복 콜라겐의 섬유 약 80본을 상기 튜브 축선에 실질적으로 평행해지도록 삽입하여 얻어진 인공 신경관을 사용해서 실시예와 동일한 관찰을 하였다.

관찰 결과

비교예의 경우, 수술 1개월 후 정지시의 환부측 뒷다리의 이상 자세와, 보행시의 파행(claudication)이 확인되었고, 수술 3개월 후에도 대부분의 피실험체에 상기 자세 및 보행 이상의 지연이 확인되었다. 이와 비교하여 실시예에서는 수술 1개월 후 위와 동일한 기능 이상 증세가 가벼워졌음이 확인되었고, 수술 3개월 후에는 두가지 모두 거의 소실되었다. 전기 생리학적 검토에서 감각 신경의 회복을 나타내는 체성 감각 유발 전위(SEP), 운동 신경의 회복을 나타내는 복합근 활동 전위(CMAP) 모두에 대해 수술 직후의 반응 소실로부터 재발생까지의 기간이 단축되고, 수술 3개월 후의 회복도 (Recovery index)도 촉진되었다.

본 발명의 인공 신경관은 신경이 완전히 재생될 때까지 그 형상을 유지할 수 있고, 신경 재생을 유도, 촉진하기 때문에 종래의 인공 신경관과 비교하여 절단된 신경이 보다 빠르고 보다 길게 재생되며, 재생된 신경 상태도 보다 정상에 가깝고 신경 기능의 회복도 양호하다. 또한 손상을 입은 척수의 재생, 회복을 위한 인공 척수관으로도 사용할 수 있다.

Claims

생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브의 내강에 미세 섬유화 콜라겐체를 가지며, 상기 미세 섬유화 콜라겐체 중의 공극에 라미닌이 충전된 것인 인공 신경관.
제1항에 있어서, 생체내 분해 흡수성 재료가 폴리글리콜산, 폴리락트산, 글리콜산과 락트산의 공중합체, 락트산과 ε-카프로락톤의 공중합체, 폴리디옥사논, 및 글리콜산과 트리메틸렌카르보네이트의 공중합체의 군으로부터 선택되는 재료이고, 상기 튜브는 메쉬형이며 적어도 그의 외면에 젤라틴 또는 콜라겐을 포함하는 피복층을 갖는 인공 신경관.
제2항에 있어서, 메쉬형 튜브가 약 5 내지 30 ㎛의 메쉬 공경을 갖는 인공 신경관.
제1항에 있어서, 생체내 분해 흡수성 재료가 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어지며, 적어도 튜브의 외면에 콜라겐을 포함하는 피복층을 갖는 것인 인공 신경관.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 미세 섬유화 콜라겐체 중에 세포 영양/성장 인자, 자기 염증계 세포, 또는 자기, 동종 또는 이종(異種)의 미엘린 형성 세포 중 1종 이상을 추가로 도입하여 이루어지는 인공 신경관.
생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브를 준비하는 단계,

상기 튜브 내강에 콜라겐의 염산 용액을 도입하는 단계,

동결 단계,

동결 건조하여 미세 섬유화 콜라겐체를 형성시키는 단계,

상기 내강에 미세 섬유화 콜라겐체를 갖는 튜브를 열가교 처리하는 단계, 및

상기 미세 섬유화 콜라겐체 중에 라미닌을 도입하는 단계

를 포함하는 인공 신경관의 제조 방법.
제6항에 있어서, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브가 폴리글리콜산, 폴리락트산, 글리콜산과 락트산의 공중합체, 락트산과 ε-카프로락톤의 공중합체, 폴리디옥사논 및 글리콜산과 트리메틸렌카르보네이트의 공중합체의 군으로부터 선택되는 재료로 이루어진 메쉬형이며,

적어도 튜브 외면에 젤라틴 또는 콜라겐 용액을 코팅하여 통풍건조한 후, 열가교 처리하여 얻어지는 것인 인공 신경관의 제조 방법.
제6항에 있어서, 생체내 분해 흡수성 재료로 이루어진 튜브가,

코어재 표면에 콜라겐의 염산 용액을 코팅하는 단계,

동결 단계,

동결 건조하여 미세 섬유화 콜라겐으로 이루어진 층을 형성시키는 단계,

상기 미세 섬유화 콜라겐층을 압축하는 단계,

상기 압축한 미세 섬유화 콜라겐층의 적어도 외면에 젤라틴 또는 콜라겐 용액을 코팅하는 단계, 및

통풍건조 단계 후에 열가교 처리하여 얻어지는 것인 인공 신경관의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 라미닌이 도입된 미세 섬유화 콜라겐체 중에 젤라틴 또는 콜라겐에 담지시킨 세포 영양/성장 인자, 별도 배양한 자기 염증계 세포, 또는 자기, 동종 또는 이종의 미엘린 형성 세포 중 1종 이상을 도입하는 방법.