KR20060095687A - 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생 유도용 차폐막의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 차폐막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층상 코팅의 조직재생 유도용 차폐막의 제조 방법 및 이를 채용하여 제조된 차폐막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천연 고분자와 합성 고분자의 혼합물로부터 제조되는 나노 섬유를 상기 합성 고분자로 제조된 기부 차폐막 위에 코팅하여 코팅층의 내구성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법 및 이를 채용한 차폐막에 대한 것으로서, 본 발명에 의하면 종래 차폐막과 코팅층 간 재료의 성질차로 인한 막의 불안정성 또는 이들 간 밀착성 내지는 점착성이 낮아 떨어지는 문제점을 해결함과 동시에 그 내구성을 증가시켜 적층구조의 다중층 코팅도 가능하게 한 이점이 있다.

층상 코팅, 내구성 코팅, 나노 섬유, 생분해성 고분자

Description

내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생 유도용 차폐막의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 차폐막{Method for Manufacturing a Barrrier Membrane for Guided Tissue Regeneration Having an Efficient Durability and the Barrier Membrane Using the Method}

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 나노 섬유의 형태를 나타낸 시차주사현미경 사진이다.

도 2 내지 도 5 는 본 발명의 일실시예인 폴리락틱산-콜라겐의 함량에 따른 나노 섬유를 기부 차폐막에 코팅한 후 20분간 초음파분쇄를 한 결과를 나타낸 사진으로서,

도 2 는 본 발명의 콜라겐이 합성 고분자에 대하여 100 중량% 첨가된 나노 섬유의 형태를 나타낸 사진;

도 3 는 본 발명의 콜라겐이 합성 고분자에 대하여 30 중량% 첨가된 나노 섬유의 형태를 나타낸 사진;

도 4 는 본 발명의 콜라겐이 합성 고분자에 대하여 50 중량% 첨가된 나노 섬유의 형태를 나타낸 사진; 및

도 5 는 본 발명의 콜라겐이 합성 고분자에 대하여 70 중량% 첨가된 나노 섬 유의 형태를 나타낸 사진을 각각 나타낸다.

도 6은 천연고분자만으로 나노 섬유를 제조하여 기부 차폐막을 코팅한 후 20분간 초음파 분쇄한 결과를 나타낸 사진이다.

도 7은 전기방사 장치의 개략도이다.

도 8은 코팅되지 않은 차폐막에 연골세포를 심은 후 하루 뒤의 모습을 나타낸 사진이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 콜라겐과 합성고분자로 이루어진 나노섬유로 코팅된 차폐막에 연골세포를 심은 후 하루 뒤의 모습을 나타낸 사진이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 키토산과 합성고분자로 이루어진 나노섬유로 코팅된 차폐막에 연골세포를 심은 후 하루 뒤의 모습을 나타낸 사진이다.

그리고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 젤라틴과 합성고분자로 이루어진 나노섬유로 코팅된 차폐막에 연골세포를 심은 후 하루 뒤의 모습을 나타낸 사진이다.

본 발명은 연골세포 또는 뼈세포 등의 손상된 조직의 재생에 다양하게 적용할 수 있는 내구성이 우수한 다중층(multi-layer) 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 차폐막에 관한 것이다.

치주 질환에 의해 손상된 치조골을 재생시키기 위해 생분해성 고분자를 이용하여 제조한 차폐막을 손상부위에 도입하여 골재생을 유도하는 방법이 개발되고 있다. 생분해성 차폐막을 이용하면 차폐막을 제거하기 위한 재수술이 필요없고 비분해성 재료로 제조된 차폐막과 비교하여 조직을 재생하는 데에는 큰 차이가 없는 것으로 보고되고 있다.

생체조직 재생을 위해 주로 사용되는 생분해성 고분자로는, 합성 고분자로 폴리락틱산, 폴리글리콜산, 폴리락틱산-글리콘산 공중합체 등의 폴리에스터와 폴리(카프로락톤), 폴리(발레로락톤), 폴리(하이드록시부티레이트) 및 폴리(하이드록시 발러레이트) 등이 사용되고 있으며, 천연 고분자로는 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 키틴 및 키토산 등이 주로 사용되고 있다.

대한민국 등록특허 제1999-0180585호에는 치조골의 재생을 유도하기 위한 차폐막으로 폴리글리콜산 기본 망사에 약물을 함유한 생분해성 고분자로서 락트산, 락트산과 글리콜산 공중합체를 도포한 치주조직 재생유도용 차폐막이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제1999-0193285호에는 차폐막에 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리락트글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리파라디옥사논, 트리메틸렌카보네이트의 단일 중합체, 공중합체 또는 이들이 혼합물로부터 선택된 다공성의 생분해성 고분자가 부착된 차폐막이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제2000-0262142호에는 폴리글리콜산계 섬유 망사를 생분해성 고분자층으로 도포하고, 그 한쪽 또는 양쪽 면을 생분해성 고분자로 제조된 약물 함유 마이크로스피어층으로 구성된 치주조직 재생유도용 차폐막이 개시되어 있다.

대한민국 공개특허 제2003-0002224호에는 키토산 부직포 사이에 미세공이 형성된 다공성 생분해성 고분자 막이 샌드위치된 조직재생 유도용 차폐막이 개시되어 있다.

미국 공개특허 제2004-0234577호에는 콜라겐 Ⅱ, 스폰지-형상층 및 비투과성 차폐막의 다중층으로 구성된 조직재생 유도용 차폐막이 개시되어 있다.

미국 공개특허 제2001-0037014호에는 콜라겐을 주로한 유기질에 광물질이 포함된 조직재생 유동용 차폐막이 개시되어 있다.

상기한 문헌에서와 같이 기저막으로 쓰이는 폴리에스터의 경우 미국 식품의약품안전국(FDA)에 의해 승인을 받은 고분자이고 생체 내에서 쉽게 분해되며 조직재생이 잘 되고 적정한 강도를 갖고 있어서 임상적으로 많이 사용되고 있다. 그러나, 지나치게 소수성이고 특별히 세포와 관계하는 활성기가 없어서 세포의 부착이 견고하지 않고 분해산물인 산에 의한 염증반응 등이 나타나서 조직 재생에 방해가 되는 문제가 있다. 따라서, 폴리에스터 기부 차폐막은 치주골 손상 부위에 적용시 골세포와 적합성을 가져 골세포의 부착과 증식을 유도할 수 있도록 표면의 성질을 개선시킬 필요가 있다.

이러한 연구의 일환으로, 젤라틴, 콜라겐 및 키토산을 이식코팅 (grafting-coating) 방법으로 폴리락틱산으로 제조된 기부 차폐막에 고정시켜 세포친화성을 높인 경우가 보고되었다[J Biomed Mater Res. 2002;63(6):838-47].

한편, 생체내 세포외 기질(extracellular matrix)은 글리코스아미노글리칸과 같은 기본 물질과 콜라겐 나노 섬유의 네트워크 구조를 유지하고 이 사이에 세포가 부착 증식하여 조직을 형성하게 된다. 이러한 세포외 기질의 형태를 모방한 구조를 착안하여 구조적 유사성을 갖으며 동시에 생체 적합성을 높일 수 있는 네트워크 구조를 형성하기 위하여 폴리락틱산으로 만든 기부 차폐막 위에 천연 고분자로 제조한 나노 섬유로 코팅하는 구조를 제조하였다.

전기방사법(electrospinning)으로 천연 고분자 나노 섬유를 제작하여 소수성인 폴리락틱산 기부 차폐막 위에 코팅하면 친수성의 코팅 층이 쉽게 떨어진다는 문제가 있다.

이에 본 발명자들은 천연 고분자에 폴리에스터계 고분자를 일정 비율로 섞어 제조한 나노 섬유로 코팅한 폴리락틱산 기부 차폐막이 코팅의 내구성이 증가하는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 극복하기 위하여 손상된 조직을 효과적으로 재생하기 위하여 생체 친화성 및 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 차폐막을 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 천연 고분자와 합성 고분자의 혼합물로부터 제조되는 나노 섬유를 상기 합성 고분자로 제조된 기부 차폐막 위에 코팅하여 코팅층의 내구성을 유지하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법에 있어서, 상기 나노 섬유는 폴리락틱산 (polylactic acid), 폴리글리콜산 (polyglycolic acid) 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 합성 고분자와, 콜라겐(collagen), 젤라틴(gelatin) 및 키토산 (chitosan)으로 이루어진 군으로부터 선택된 천연 고분자를 용매에 분산시켜 만든 혼합 고분자용액을 전기방사법을 이용하여 제조되는 것임을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법에 있어서, 용매에 대한 상기 합성 고분자와 천연 고분자의 전체 혼합비는 콜라겐, 젤라틴의 경우 8~12 중량%이고, 키토산의 경우 0.9~1.5 중량% 이다. 이 중 합성고분자와 천연 고분자의 혼합 비율은 2:1~1:2로 혼합하여 얻어진 것을 사용하며, 바람직하게는 2:1로 혼합하여 얻어진 것을 사용한다.

본 발명에 따른 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법에 있어서, 상기 용매는 상기 천연 고분자 및 합성 고분자를 용이하게 용해할 수 있는 것으로서 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올, 염화메틸, 아세톤, 클로로포름 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법에 있어서, 상기 방법으로 제조되는 나노 섬유의 직경은 2㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법에 있어서, 상기 혼합 고분자 용액을 나노 섬유로 만들어 기부 차폐막에 코팅하는 비율은 차폐막 넓이 1 ㎤ 당 0.03 ~ 0.18㎖인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기의 방법으로 제조되는 내구성이 우수한 층상코팅의 조직재생유도용 차폐막을 제공한다.

본 발명에 의하면, 종래 차폐막과 코팅층 간의 밀착성 내지는 점착성이 낮아 떨어지는 문제점을 해결함과 동시에 그 내구성을 증가시켜 적층 코팅도 가능하게 하였다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 차폐막은 천연 고분자와 합성 고분자의 혼합물로부터 제조되는 나노 섬유를 상기 합성 고분자로 제조된 기부 차폐막 위에 코팅하여 코팅층의 내구성을 유지하는 것을 특징으로 하여 제조되나, 보다 바람직한 구성으로는:

(1) 코팅하기 어려운 소수성 기부 차폐막을 제조하는 단계(단계 1);

(2) 천연고분자와 합성고분자를 혼합하여 유기용매에 용해시켜 방사액을 제조하는 단계(단계 2);

(3) 상기 방사액을 전기방사기 저장소에 충전시킨 후 전기방사기를 이용하여 나노섬유를 제조하는 단계(단계 3); 및

(4) 상기 단계 1에서 제조된 차폐막 위에 상기 단계3의 나노섬유를 방사하여 코팅된 층상 차폐막을 제조하는 단계(단계 4)를 포함하여 제조되는 것이 바람직하다. 상기 방법에 의하면, 코팅하기 어려운 소수성 기재에 내구성의 친수성 층상 코팅을 제조할 수 있다.

먼저, 상기 단계 1에서는 기부 차폐막을 제조한다.

구체적으로, 합성고분자를 용매에 용해시킨 후 일정 두께로 만든 다음 자연건조한 후 기부 차폐막을 완성한다.

먼저 합성고분자를 유기용매에 용해시킨다. 기부 차폐막의 제조에 사용될 수 있는 물질로서는 아래의 표 1에 나열된 생분해성 고분자들이 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 미립구의 지지체로서 생체적합성 및 생분해성 특성을 갖고 있는 폴리락틱산을 사용한다. 특히, 분자량이 5만 내지 25만의 폴리락틱산을 사용하는 것이 바람직하며, 용액의 10~20 중량%로 포함되는 것을 사용한다. 만일 폴리락틱산의 함량이 상기 범위를 벗어나면 기부 차폐막 형성이 잘 안되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

생분해성 합성 고분자

고분자	예
생분해성 합성 고분자	폴리락틱산, 폴리글리콜산, 폴리락틱산-글리콜산 공중합체, 폴리(카프로락톤), 폴리(발레로락톤), 폴리(히드록시부티레이트), 폴리(히드록시발러레이트)

유기용매는 아세톤, 클로로포름, 염화메틸렌 중에서 선택하며, 바람직하게는 염화메틸렌을 사용한다. 그러나 이에 국한하지 않고 상황에 따라 적절히 유기용매를 선택하여 사용할 수 있다. 상기 용액에 대하여 에틸아세테이트를 50 부피%로 혼합한다. 이들 각각의 용액을 혼합하기 위해 유화제를 사용하며, 바람직하게는 스판80을 사용한다.

이후, 상기에서 제조된 혼합 용액을 일정 두께로 만든 다음 자연건조하여 차폐막을 제조한다.

이어서, 상기 단계 2에서는 천연 고분자와 합성 고분자가 용해된 방사액을 제조한다.

상기 천연 고분자 및 합성 고분자는 나노 섬유를 제조하기 위한 원료로서, 천연 고분자는 생체 친화성이 우수한 것으로 콜라겐, 젤라틴 및 키토산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것을 사용하며, 구체적으로 산용해성 제1형 콜라겐이나 수평균분자량(Mn) 8만~15만의 키토산을 사용한다.

또한, 합성 고분자는 구조 내에서 결정성을 갖고 있어 나노 섬유 제조시 37℃ 수용액 상의 생체조건하에서 안정한 형태를 유지할 수 있는 것으로 폴리락틱산, 폴리락틱산-글리콜산 공중합체 및 폴리글리콜산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 합성 고분자를 사용하며, 바람직하게는 분자량이 10만의 폴리락틱산을 사용한다.

이때, 상기 합성 고분자와 천연 고분자를 2:1~1:2로 혼합하여 얻어진 것을 사용하며, 바람직하게는 2:1로 혼합하여 얻어진 것을 사용한다. 이는 생체 친화성을 나타내는 효과를 지닐 뿐만 아니라 구조 내에서 소수성을 갖고 있어 소수성 기부 차폐막에 나노 섬유 코팅시 코팅층의 내구성을 유지하기 위한 것이다. 상기 고분자의 사용량은 방사액에 대하여 상기 합성 고분자와 천연 고분자의 전체 혼합비는 콜라겐, 젤라틴의 경우 8~12 중량%이고, 키토산의 경우 0.9~1.5 중량%이다. 이중 합성 고분자와 천연 고분자의 혼합 비율은 2:1~1:2로 혼합하여 얻어진 것을 사용하며, 바람직하게는 2:1로 혼합하여 얻어진 것을 사용한다. 이때, 상기 천연 고분자 및 합성 고분자의 함량비가 상기 범위를 벗어나는 경우 안정된 코팅층이 형성되지 않고 쉽게 떨어져 나가 버리기 때문에 안정성 면에서 바람직하지 않다.

본 발명은 조직 재생을 목적으로 생분해성 합성 고분자, 바람직하게는 생분해성 폴리락틱산으로 만든 소수성 차폐막에 생체 친화성을 높이기 위해 친수성의 천연 고분자로 만든 나노 섬유를 코팅할 때, 각 재료의 성질차로 인해 코팅층이 안정하게 부착되지 못하고 분리되는 문제점을 해결하기 위하여 상기 천연 고분자에 상기 합성 고분자를 일정 비율로 첨가하여 소수성을 증가시킴으로써 코팅의 내구성을 증가시킬 수 있었다.

단계 2에서 사용되는 용매는 상기 천연 고분자 및 합성 고분자를 용이하게 용해할 수 있는 것으로, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올, 염화메틸렌 및 아세톤으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합액이며, 바람직하게는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올과 염화메틸렌이 부피비로 1:1~5:1의 비율로 혼합된 용매 혹은 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올을 단독으로 사용한다.

이어서, 상기 단계 3에서는 상기 방사액을 전기방사기(도 7 참조)를 이용하여 나노 섬유를 제조한다.

상기 제조된 나노 섬유는 직경이 2 ㎛ 이하로서, 차폐막 위에 이차원 구조의 네트워크 형태로 코팅층을 형성한다. 이러한 나노 섬유는 공극율을 높혀 세포와 관계하는 표면적을 크게 하며 세포가 잘 부착하고 증식되는 구조를 제공한다. 특히, 생리활성을 부여하는 고분자나 기존의 고분자에 생체적으로 합성을 증가할 수 있는 고분자를 사용하여 제조하므로써 조직재생능을 향상 시킬 수 있다.

마지막으로, 상기 단계 4에서는 상기 단계1에서 제조된 차폐막 위에 상기 단계3의 나노 섬유를 방사하여 층상 차폐막을 제조한다.

상기의 방법으로 제조되는 본 발명의 층상 코팅 차폐막은 인체내 기관이나 조직이 기능을 잃거나 유실 시에 효과적으로 조직을 재생하기 위한 것으로, 세포부착에 유용한 층상 코팅 차폐막이다. 이러한 차폐막은 연골세포 또는 뼈세포 등 다양하게 적용할 수 있으며, 바람직하게는 연골세포에 적용할 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 변경할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하게 됨을 이해할 수 있을 것이다.

<제조예 1>

콜라겐과 폴리락틱산의 혼합물로 이루어진 나노 섬유 제조

산용해성 제1형 콜라겐 300 mg과 수평균분자량 10만의 폴리락틱산 600 mg을 10 mL의 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올에 용해시켜 방사액을 제조하였다.

상기 방사액을 전기 방사법을 이용하여 나노 섬유를 제조하였다. 이때, 얻어진 나노 섬유는 시차현미경을 통하여 관찰한 결과, 2 μm 이하의 두께를 가짐을 확인하였다(도 1 참조).

콜라겐은 친수성으로써, 이를 나노 섬유로 제조한 후 폴리락틱산으로 만들어진 기부 차폐막에 코팅할 경우 소수성인 차폐막에 안정하게 부착되지 못하고 층상이 분리된다. 그러나, 콜라겐에 소수성을 갖는 폴리락틱산을 첨가함으로써 제조된 나노 섬유가 수용액에서 본래의 형태를 유지하며 안정한 상태를 유지할 수 있었다.

<제조예 2>

키토산과 폴리락틱산의 혼합물로 이루어진 나노 섬유 제조

수평균 분자량 8만~15만의 키토산 50 mg과 수평균분자량 10만의 폴리락틱산 100 mg을 유기용매에 녹여 방사액을 제조하였다. 이때 사용한 유기용매는 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올과 염화메틸의 혼합용액을 사용하였으며, 염화메틸의 양은 혼합용액에 대하여 5~40 중량%이었다. 상기 방사액을 전기 방사법을 이용하여 나노 섬유를 제조하였다.

키토산은 친수성으로써, 이를 나노 섬유로 제조한 후 폴리락틱산으로 만들어진 기부 차폐막에 코팅할 경우 소수성인 차폐막에 안정하게 부착되지 못하고 층상이 분리된다. 그러나 키토산에 소수성을 갖는 폴리락틱산을 첨가함으로써 제조된 나노 섬유가 수용액에서 본래의 형태를 유지하며 안정한 상태를 유지할 수 있었다. 뿐만 아니라, 폴리락틱산은 분해산물에 의하여 국소적으로 산의 농도가 높아져서 조직 독성이 생기는 문제를 갖고 있는데, 분해산물에 의해 염기성 산물을 갖는 키토산을 폴리락틱산에 첨가함으로써, 제조된 나노 섬유의 생체 친화성을 높일 수 있다.

<실시예 1>

나노 섬유로 코팅한 층상 코팅 차폐막의 제조

(단계 1) 기부 차폐막의 제조

먼저, 폴리락틱산 1 g을 염화메틸렌에 6 mL에 용해시키고 이에 대하여 에틸아세테이트를 50 부피%로 혼합하였다. 이들 각각의 용액을 혼합하기 위해 유화제를 사용하며, 바람직하게는 스판80을 사용했다. 이후, 상기에서 제조된 혼합 용액을 일정 두께로 만든 다음 자연건조하여 기부 차폐막을 제조하였다.

(단계 2) 방사액 제조

(단계 3) 나노 섬유의 제조

상기 단계 2 및 단계 3은 제조예 1과 2에서 기재된 바와 같다.

(단계 4) 적당한 크기로 잘라놓은 상태의 기부 차폐막 위에 도 7 에 나타낸 전기방사 장치를 이용하여 나노 섬유를 방사, 층상 코팅 차폐막을 제조하였다. 이때, 전기장 거리 15 cm, 전압 20 V의 조건하에서 수행하였다.

도 1 은 콜라겐과 폴리락틱산을 1:2의 함량비로 섞어 기부 차폐막 위에 방사하여 제조된 층상 코팅 차폐막의 시차주사 현미경 사진을 나타낸 것이다. 보는 바와 같이, 나노 섬유가 폴리락틱산으로 제조된 기부 차폐막 위에 부착된 형태를 유지하고 있다. 이는 생리활성을 가진 나노 섬유의 코팅으로 조직 재생을 유도하고 표면적의 증가로 세포의 부착 증식을 도울 수 있음을 알 수 있다.

<비교예 1>

천연 고분자를 합성 고분자와 섞지 않고 단독으로 나노 섬유를 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 나노 섬유를 제조한 후 이를 기부 차폐막 상에 코팅하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 코팅층이 차폐막 위에 부착된 형태를 유지하지 못한 채 너무나 쉽게 떨어져 나가 버리는 것을 확인할 수 있었다.

<실험예 1>

가혹조건 하의 코팅의 내구성 측정

본 발명의 코팅의 내구성 정도를 알아보기 위하여, 다음과 같은 실험을 수행하였다.

합성 고분자에 대한 콜라겐의 함량을 30 중량%, 50 중량%, 70 중량%으로 달리하여 방사액을 제조하고, 이 방사액으로 나노 섬유를 만들어 코팅한 차폐막을 제조하였다. 각각의 차폐막을 일정한 크기로 잘라 물에 넣어 20분간 초음파분쇄를 하였다.

코팅층의 내구성을 시차주사 현미경(scanning electron microscopy: SEM, JEOL, JSM 5200, JEOL Ltd., Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 그 결과를 도 2 ~ 도 5 에 나타내었다.

도 4 또는 도 5 처럼 합성 고분자에 대한 콜라겐의 함량이 50 중량% 또는 70 중량%인 경우에는 전체적으로 나노 섬유의 형태가 일그러져 있지만, 도 3 처럼 콜라겐의 함량이 30 중량%인 경우에는 일정한 굵기의 나노 섬유를 유지함을 볼 수 있었다. 반면, 콜라겐만으로 이뤄진 나노 섬유는 20분 초음파 분쇄 후 도 2 에서 볼 수 있듯이 코팅층이 분리되어 기부 차폐막 위의 나노 섬유를 발견할 수 없었다.

<실험예 2>

차폐막에 대한 세포 친화성 측정

본 발명의 코팅층이 형성된 차폐막의 세포 친화성 정도를 알아보기 위하여, 다음과 같은 실험을 수행하였다.

본 발명의 콜라겐, 젤라틴 또는 키토산 천연 고분자를 합성 고분자와 일정한 비율로 섞어 코팅할 방사액을 제고하고, 이 방사액으로 나노 섬유를 만들어 코팅한 차폐막을 제조하였다. 상기 각각의 차폐막에 연골세포를 심어 배양하였다.

1일 후 그 결과를 SEM(scanning electron microscopy; SEM, JEOL, JSM5200, JEOL Ltd., Tokyo, Japan)으로 관찰하였다. 그 결과를 도 9 ~ 도 11에 나타내었다.

비교를 위해 아무것도 코팅하지 않은 차폐막의 경우를 도 8에 나타내었는데, 이 경우 전체적으로 세포의 수가 적은 것을 알 수 있다. 그러나, 도 9 ~ 도 10과 같이 콜라겐 또는 키토산과 합성 고분자로 이루어진 나노섬유로 코팅된 차폐막에 연골세포를 심은 후 하루 뒤의 모습을 관찰한 경우, 연골세포가 많이 존재하며 둥근 형태로 잘 유지되고 있었다. 도 11은 젤라틴과 합성 고분자로 이루어진 나노섬유로 코팅된 차폐막에 연골세포를 심은 후의 모습을 관찰한 것인데, 이 경우 연골세포 특유의 둥근 모양은 유지하지 못하지만 세포의 수는 많음을 알 수 있다.

상기의 구성을 갖는 본 발명에 따른 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법은 조직 재생을 목적으로 폴리락틱산으로 만든 소수성 차폐막에 생체 친화성을 높이기 위해 천연 고분자로 만든 나노 섬유를 코팅할 때, 각 재료의 성질차로 인해 코팅층이 안정하게 부착되지 못하고 분리되는 문제점을 해결하기 위하여 천연 고분자에 합성 고분자를 적정 비율로 첨가하여 소수성을 증가시킴으로써 코팅의 내구성을 증가시킨 이점을 제공한다. 더욱이, 내구성 있는 코팅을 형성하므로써 코팅층 위에 코팅하는 등의 적층 구조의 다중층 코팅도 가능하게 되었다. 또한, 상기의 구성을 갖는 방법으로 제조된 차폐막은 연골세포 또는 뼈세포 등에 다양하게 적용할 수 있으며, 바람직하게는 연골세포에 적용할 수 있다.

Claims (8)

1. 천연 고분자와 합성 고분자의 혼합물로부터 제조되는 나노 섬유를 상기 합성 고분자로 제조된 기부 차폐막 위에 코팅하여 코팅층의 내구성을 유지하는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 층상 코팅의 조직재생유도용 차폐막의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 나노 섬유는 폴리락틱산 (polylactic acid), 폴리글리콜산 (polyglycolic acid) 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 합성 고분자와, 콜라겐, 젤라틴 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택된 천연 고분자를 용매에 분산시켜 만든 혼합 고분자용액을 전기방사법을 이용하여 제조되는 것임을 특징으로 하는 차폐막의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 혼합 고분자 용액은 콜라겐 또는 젤라틴을 합성 고분자와 2:1~1:2로 혼합하고 방사액에 대하여 상기 혼합물이 8~12 중량%인 것을 특징으로 하는 차폐막의 제조 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 혼합 고분자 용액은 키토산을 합성 고분자와 2:1~1:2로 혼합하고 방사액에 대하여 상기 혼합물이 0.9~1.5 중량%인 것을 특징으로 하는 차폐막의 제조 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 용매는 상기 천연 고분자 및 합성 고분자를 용이하게 용해할 수 있는 것으로서 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판올, 염화메틸, 아세톤, 클로로포름 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 차폐막의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조된 나노 섬유의 직경이 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 차폐막의 제조 방법.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 혼합 고분자 용액을 나노 섬유로 만들어 기부 차폐막에 코팅하는 비율은 차폐막 넓이 1 ㎤ 당 0.03 ~ 0.18㎖인 것을 특징으로 하는 차폐막의 제조 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법으로 제조되는 것을 특 징으로 하는 내구성이 우수한 층상코팅의 조직재생유도용 차폐막.

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