KR20090104475A - Manufacturing method for nanoparticles-biogradable polymer composites - Google Patents

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KR20090104475A
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허수진
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인제대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of nanoparticle-biodegradable polymer composite is provided, which forms new bone tissue in a short time by promoting breeding of the bone cell. CONSTITUTION: A manufacturing method of nanoparticle-biodegradable polymer composite comprises a process of preparing the biomaterial particulate slurry of nano-size; a process of preparing the bio-degradable high molecule solvent; and a process of removing the moisture by heating to the boiling point of the organic solvent with boiling point of higher than 120deg.C by gradually raising temperature while mixing and stirring biomaterial particulate slurry of nano-size and bio-degradable high molecule solvent.

Description

나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법{Manufacturing method for nanoparticles-biogradable polymer composites}Manufacturing method for nanoparticles-biogradable polymer composites

본 발명은 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 유무기 복합체의 제조방법에 관한 것으로서, 골 조직의 치료 및 재생을 위한 지지체로 유용한 수산화아파타이트 등의 생체재료의 나노입자와 생분해성 고분자의 유무기 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing an organic-inorganic complex of nano-sized biomaterials and biodegradable polymers, the presence or absence of nanoparticles and biodegradable polymers of biomaterials such as apatite hydroxide useful as a support for the treatment and regeneration of bone tissue The present invention relates to a method for preparing a group complex.

골 조직의 치료 및 재생을 위한 조직 공학 지지체는 손상된 골 조직이 충분히 재생되어 치료되는 시기를 맞추어 생체 내에서 분해되는 재료를 사용해야 한다. 이러한 골 조직 재생용 지지체는 생체내 안정성 뿐 아니라 크게 세 가지 조건을 만족해야 한다. 첫째 골 세포의 부착, 증식, 분화의 활성에 도움을 주는 재료로 제작되어야 하고, 둘째 지지체 전체적으로 골 세포의 증식과 골 조직 형성이 원활할 수 있는 다공성의 구조로 제작되어야 하고, 마지막으로 이러한 기공들의 상호연결성이 좋아야 한다. Tissue engineering supports for the treatment and regeneration of bone tissue should use materials that degrade in vivo in time to repair and repair damaged bone tissue. The support for bone tissue regeneration must satisfy three conditions as well as in vivo stability. First, it should be made of a material that helps the adhesion, proliferation, and differentiation of bone cells. Second, it should be made of a porous structure that facilitates the proliferation of bone cells and the formation of bone tissue. Interconnectivity should be good.

이러한 생체재료 중 하나인 수산화아파타이트는 인체의 경조직 성분과 유사하며 생체 친화성, 중금속 및 박테리아의 흡착능을 가지고 있다. 생체 무기성분과 동일한 조성을 갖는 수산화아파타이트는 인체친화성이 우수하여 뼈나 피부속의 임플란트가 주변의 생체조직과 쉽게 융화될 수 있도록 해주는 장점을 가지고 있어 다양한 생체재료로서 넓은 범위에 응용되고 있다. Hydroxyapatite, one of these biomaterials, is similar to human hard tissue components and has biocompatibility, adsorption capacity of heavy metals and bacteria. Hydroxyapatite having the same composition as the bioinorganic component has excellent human-friendliness, so that the implant in bone or skin can be easily integrated with surrounding biological tissues, and thus has been applied to a wide range of biomaterials.

한편 생체재료 중이 하나인 생분해성 고분자는 단순 가수분해 또는 효소의 작용으로 인해 분해 소멸되는 고분자로, 자연계에서 생성되는 천연고분자인 폴리펩타이드류, 다당류, 폴리뉴클레오티드류 및 미생물에 의해 만들어지는 폴리에스테르 등은 각각 고유한 분해효소에 의해 분해된다. 대부분의 합성고분자는 분해되지 않지만 일부 지방족 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트들은 가수분해에 의해 천천히 분해된다. 의료용으로 사용하기 위한 체내 분해성 고분자는 생체 내에서 이물질 반응을 일으키지 않아야 하며 분해시 무해한 물질로 분해되어야 하고 적절한 가공특성 및 강도 등을 가져야 한다. 이러한 면에서 상기 효소 분해성 고분자는 생체친화성이 높다는 장점이 있는 반면 면역반응을 유발할 수 있는 단점으로도 작용할 수 있다. 또한 효소 분해성 고분자는 가수분해에 의해 분해되는 가수분해성 고분자에 비해 생분해 속도 및 기계적 물성을 임의적으로 조절하기 어렵다. 한편, 가수분해성 고분자는 체내에서 면역반응이 적고 기계적 물성의 제어가 용이하며 용도에 따라 구조의 변경이 비교적 간편하다. 또한 이들은 그 구조 중에 대부분 에스테르 결합을 내포하고 있어 체내에서 물의 수화작용에 의해 에스테르 결합이 끊어지면 그 분자량이 작아지게 되고 이렇게 생성된 저분자량의 고분자들은 피를 통해 운반되어 소변의 형태로 체외로 배출된다. 따라서 실용화면에서는 지방족 폴리에스테르와 같은 합성 고분자들이 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. On the other hand, biodegradable polymers, which are one of the biomaterials, are polymers that are decomposed and destroyed by simple hydrolysis or the action of enzymes, such as polypeptides, polysaccharides, polynucleotides, and polyesters produced by microorganisms. Are each broken down by unique enzymes. Most synthetic polymers do not degrade, but some aliphatic polyesters or polycarbonates degrade slowly by hydrolysis. Biodegradable polymers for medical use should not cause foreign body reactions in the living body, should be decomposed into harmless substances during decomposition, and have appropriate processing characteristics and strength. In this respect, the enzyme-degradable polymer has the advantage of high biocompatibility, but may also act as a disadvantage of inducing an immune response. In addition, the enzyme-degradable polymer is difficult to arbitrarily control the biodegradation rate and mechanical properties compared to the hydrolyzable polymer that is degraded by hydrolysis. On the other hand, hydrolyzable polymers have a low immune response in the body, easy control of mechanical properties and relatively simple structure changes depending on the use. In addition, most of these structures contain ester bonds. When the ester bonds are broken by water hydration in the body, the molecular weight decreases, and the low molecular weight polymers thus carried are transported through the blood and discharged out of the body in the form of urine. do. Therefore, synthetic polymers such as aliphatic polyesters are widely used in various applications.

그러나 생분해성 고분자는 소수성의 물질이며 세포의 부착이나 증식이 원활하지 않은 물질로 알려져 있는바, 이에 수산화아파타이드 등과 같은 뼈의 성분과 유사한 생체 활성 물질을 복합화하여 유무기 복합체를 제조함으로써 이러한 단점을 극복하고자 하는 많은 연구가 진행되어 왔다. 또한 뼈는 재료적 측면에서 본다면 주로 나노 크기의 아파타이트와 콜라겐으로 이루어져 있는 복합체이므로 최근 생체 모방적인 측면에서는 나노 크기의 수산화아파타이트를 제조하여 지지체의 재료로 사용하려는 연구들도 진행되고 있다. However, biodegradable polymers are known to be hydrophobic and have poor adhesion and proliferation of cells. Thus, organic-inorganic complexes are prepared by incorporating bioactive materials similar to bone constituents such as hydroxyapatide. Many studies have been conducted to overcome. In addition, since bone is a composite composed mainly of nano-sized apatite and collagen in terms of materials, studies are being conducted to prepare nano-sized apatite and use it as a support material in biomimetic aspects.

그러나 나노크기를 갖는 생체재료가 고분자 용액과 혼화하는 데 있어서 분산안정성이 떨어져 응집되어 지지체 중에 생체재료가 나노크기로 고르게 분포하지 못하며 이로 인해 궁극적으로는 나노크기의 생체재료를 포함함으로 인한 조골세포 증식효과의 잇점을 충분히 살리지 못하는 문제가 있었다. However, the nano-sized biomaterials are inferior in dispersion stability in admixture with the polymer solution, so that the biomaterials are not evenly distributed in the nanostructures, which ultimately leads to osteoblast proliferation due to the inclusion of nano-sized biomaterials. There was a problem that did not take full advantage of the effect.

본 발명은 잔량의 수분으로 인한 입자간 응집 문제를 해결하여 복합체 중 나노크기의 생체재료 입자가 고르게 분포하는 생체재료 무기 나노입자와 생분해성 고분자 수지의 복합체 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a method for producing a composite of biomaterial inorganic nanoparticles and biodegradable polymer resin in which nano-sized biomaterial particles are evenly distributed in the composite by solving the coagulation problem due to the residual amount of water.

또한 본 발명의 한 구현예에서는 나노 크기의 생체재료 입자가 고르게 분포 하여 조골세포 증식 효과를 양호하게 발현할 수 있는 생체재료 무기 나노입자와 생분해성 고분자 수지의 복합체를 제공하고자 한다.In addition, an embodiment of the present invention is to provide a composite of biomaterial inorganic nanoparticles and a biodegradable polymer resin that can be nanoparticles of the biomaterial particles evenly distributed to express the osteoblast proliferation effect.

본 발명의 한 구현예에서는 나노크기의 생체재료 입자 슬러리를 준비하는 공정; 이와는 별도로 생분해성 고분자 용액을 준비하는 공정; 및 나노크기의 생체재료 입자 슬러리, 생분해성 고분자 용액 및 비점이 120℃ 이상인 유기용매를 혼합하고, 교반하면서 100℃ 내지 120℃ 온도범위에서 점진적으로 승온하면서 비점이 120℃ 이상인 유기용매의 비점까지 가열하여 수분을 제거하는 공정을 포함하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a nano-sized biomaterial particle slurry; Separately preparing a biodegradable polymer solution; And a nano-sized biomaterial particle slurry, a biodegradable polymer solution, and an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher, and gradually heated to a boiling point of an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher while gradually raising the temperature in a temperature range of 100 ° C. to 120 ° C. while stirring. It provides a method for producing a composite of a nano-size biomaterial and a biodegradable polymer comprising a step of removing moisture.

본 발명에 따르면 후속적으로 캐스팅 공정; 및 진공 건조공정을 더 포함할 수 있다. According to the invention a subsequent casting process; And a vacuum drying process.

본 발명에 따른 한 구현예에 있어서, 나노크기의 생체재료 입자 슬러리는 인(P) 공급원과 칼슘(Ca) 공급원의 수용액을 준비하는 공정; 칼슘 공급원 수용액을 인 공급원 수용액과 혼합하여 알칼리 조건 하에서 80 내지 100 ℃에서 1.5 내지 2 시간 가열하고 24시간 내지 48시간 동안 상온에서 반응시켜 인산칼슘계 침전물을 얻는 공정; 침전물을 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거하여 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자를 얻는 공정을 포함하여 얻어진 것일 수 있다. In one embodiment according to the present invention, the nano-sized biomaterial particle slurry comprises the steps of preparing an aqueous solution of a phosphorus (P) source and a calcium (Ca) source; Mixing a calcium source aqueous solution with a phosphorus source aqueous solution to heat 1.5 to 2 hours at 80 to 100 ° C. under alkaline conditions, and reacting at room temperature for 24 to 48 hours to obtain a calcium phosphate precipitate; It may be obtained by washing the precipitate with distilled water to remove the residual amount of impurities to obtain a nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles containing substantially water.

본 발명의 또 다른 한 구현예에 있어서, 나노크기의 생체재료 입자 슬러리는 규소(Si) 공급원과 칼슘(Ca) 공급원의 수용액을 준비하는 공정; 칼슘 공급원 수용액을 규소 공급원 수용액과 혼합하여 알칼리 조건 하에서 80 내지 100 ℃에서 1.5 내지 2 시간 가열하고 24시간 내지 48시간 동안 상온에서 반응시켜 칼슘실리케이트계 침전물; 및 침전물을 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거하여 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 칼슘실리케이트계 생체재료 입자를 얻는 공정을 포함하여 얻어진 것일 수 있다. In another embodiment of the present invention, the nano-sized biomaterial particle slurry is prepared by the steps of preparing an aqueous solution of a silicon (Si) source and a calcium (Ca) source; Calcium silicate-based precipitates by mixing an aqueous calcium source solution with an aqueous silicon source solution and heating at 80 to 100 ° C. under alkaline conditions for 1.5 to 2 hours and reacting at room temperature for 24 to 48 hours; And it may be obtained by washing the precipitate with distilled water to remove the residual amount of impurities to obtain a nano-sized calcium silicate-based biomaterial particles containing substantially water.

상기한 구현예들에 있어서, 실질적으로 수분을 포함하는 인산칼슘계 생체재료 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자를 얻은 다음, 입자를 95 내지 99 % 농도의 알코올 용액에 10 내지 15 일 동안 보관하되, 2 내지 3 일에 한 번씩 알코올 용액을 교체해주어 입자 중 포함된 수분을 제거하는 공정을 더 포함할 수 있다. In the above embodiments, after obtaining the calcium phosphate-based biomaterial particles or calcium silicate-based particles substantially containing water, the particles are stored in an alcohol solution of 95-99% concentration for 10 to 15 days, but 2 to Once every three days by replacing the alcohol solution may further comprise the step of removing the moisture contained in the particles.

본 발명 구현예에 있어서, 실질적으로 수분을 포함하는 인산칼슘계 생체재료 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자를 비점이 120℃ 이상인 유기용매 중에서 교반하면서 100℃ 내지 120℃ 온도범위에서 점진적으로 승온하면서 비점이 120℃ 이상인 유기용매의 비점까지 가열하여 수분을 제거하는 공정을 더 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the boiling point is gradually heated in a temperature range of 100 ℃ to 120 ℃ while stirring the calcium phosphate-based biomaterial particles or calcium silicate-based particles substantially containing water in an organic solvent having a boiling point of 120 ℃ or more 120 The method may further include a step of removing water by heating to a boiling point of an organic solvent having a temperature of about 0 ° C. or more.

본 발명의 한 구현예에 있어서는, 실질적으로 수분을 포함하는 인산칼슘계 생체재료 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자는 알코올 용액 중에 분산된 상태로 존재하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the calcium phosphate-based biomaterial particles or calcium silicate-based particles substantially containing water may be present in a dispersed state in an alcohol solution.

본 발명의 한 구현예에 있어서, 칼슘 공급원 수용액, 인 공급원 수용액 및 규소 공급원 수용액 중의 적어도 하나는 분산제를 더 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, at least one of the aqueous solution of calcium source, the aqueous solution of phosphorus source and the aqueous solution of silicon source may further comprise a dispersant.

본 발명 구현예들에 있어서, 비점 120℃ 이상인 유 유기용매로는 디메틸 포 름아마이드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 톨루엔 또는 디글리메(diglyme)등을 사용할 수 있다. In embodiments of the present invention, as an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or more, dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), toluene or diglyme may be used.

본 발명 구현예들에 따르면 생체재료 입자를 얻는 데 있어서 후속적으로 진공 건조하는 공정을 더 포함할 수 있다. According to embodiments of the present invention may further comprise the step of subsequently vacuum drying to obtain the biomaterial particles.

본 발명 구현예에 따르면 인산칼슘계 입자는 수산화아파타이트 입자 또는 트리칼슘포스페이트 입자일 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the calcium phosphate-based particles may be apatite hydroxide particles or tricalcium phosphate particles.

본 발명의 다른 한 구현예에서는 상술한 방법들에 의해 얻어지는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a composite of a nanoscale biomaterial and a biodegradable polymer obtained by the above-described methods.

본 발명 구현예에 있어서, 나노크기의 생체재료는 인산칼슘계 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the nano-sized biomaterial may be calcium phosphate particles or calcium silicate particles.

본 발명 구현예에 있어서, 생분해성 고분자는 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산) 및 D,L-락트산과 글리콜산의 공중합체 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the biodegradable polymer may be at least one selected from poly (ε-caprolactone), poly (lactic acid), poly (glycolic acid) and copolymers of D, L-lactic acid and glycolic acid.

본 발명에 따르면 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 혼합을 통해 유무기 복합체를 제조하는 데 있어서 나노크기의 생체재료의 응집을 방지함으로써 생체재료 원래의 입자크기를 유지하면서 복합체 중에 고르게 분산됨으로써 마이크로 입자에 비해 표면적이 월등히 크므로 골 세포와의 초기 부착에 유리하고 또한 단백질의 흡수나 조골 세포의 부착이 월등하고 세포외기질과 더 큰 상호작용을 할 수 있고 또한 생체재료는 생체 모사적인 측면에서도 뼈의 재료적 구성 요소와 부합되고 마이크로 입자에 비해 골 세포의 부착과 증식을 촉진시킴으로써 짧은 시간에 새로운 골 조직을 형성시키는 나노입자 고유의 효과를 충분히 발현할 수 있다. According to the present invention, in the preparation of organic-inorganic composites by mixing nano-sized biomaterials and biodegradable polymers, the nano-sized biomaterials are prevented from agglomerating, thereby being uniformly dispersed in the composites while maintaining the original particle size of the biomaterials. Its surface area is much larger than that of microparticles, which is advantageous for early attachment to bone cells. Also, it has superior protein absorption and osteoblast adhesion and can interact with extracellular matrix. In addition, it is possible to fully express the inherent effects of nanoparticles in forming new bone tissue in a short time by matching the material components of bone and promoting adhesion and proliferation of bone cells compared to microparticles.

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

본 발명에 따른 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체(이하, 유무기 복합체라 한다)를 제조하는 방법은, 나노크기의 생체재료 입자 슬러리를 준비하는 공정; 이와는 별도로 생분해성 고분자 용액을 준비하는 공정; 및 나노크기의 생체재료 입자 슬러리, 생분해성 고분자 용액 및 비점이 120℃ 이상인 유기용매를 혼합하고, 교반하면서 100℃ 내지 120℃ 온도범위에서 점진적으로 승온하면서 비점이 120℃ 이상인 유기용매의 비점까지 가열하여 수분을 제거하는 공정을 포함한다. According to the present invention, a method for preparing a composite of a nanoscale biomaterial and a biodegradable polymer (hereinafter referred to as an organic / inorganic composite) includes preparing a slurry of nanoscale biomaterial particles; Separately preparing a biodegradable polymer solution; And a nano-sized biomaterial particle slurry, a biodegradable polymer solution, and an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher, and gradually heated to a boiling point of an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher while gradually raising the temperature in a temperature range of 100 ° C. to 120 ° C. while stirring. And removing the moisture.

생분해성 고분자 용액의 준비하는 데 있어서 용매로는 클로로포름이나 다이옥신 또는 디메틸 포름알데하이드 등을 사용할 수 있으나, 생분해성 고분자의 종류, 점도, 분자량 등에 따라 용매로 선별되어야 하는 것이므로 이에 한정이 있는 것은 아니다. 일예로 생분해성 고분자가 폴리(ε-카프로락톤)(PCL)인 경우라면 바람직한 용매는 클로로포름이고, D,L-락트산과 글리콜산의 공중합체(PLGA)인 경우라면 디메틸 포름알데하이드와 테트라하이드로퓨란의 혼합용매가 바람직할 수 있다. 본 발명에 있어서 생분해성 고분자는 특별히 한정이 있는 것은 아니며, 일예로 폴 리(ε-카프로락톤), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산) 및 D,L-락트산과 글리콜산의 공중합체일 수 있고, 특히, 다른 생분해성 고분자보다 분해속도가 느려 손상된 뼈가 치유될 때까지 지지체로서의 역할을 충분히 하면서도 저렴하여 구입이 용이한 폴리(ε-카프로락톤)이 바람직할 수 있다.In preparing the biodegradable polymer solution, chloroform, dioxin or dimethyl formaldehyde may be used as the solvent, but the present invention is not limited thereto because it is to be selected as a solvent according to the type, viscosity, molecular weight, etc. of the biodegradable polymer. For example, if the biodegradable polymer is poly (ε-caprolactone) (PCL), the preferred solvent is chloroform, and if it is a copolymer of D, L-lactic acid and glycolic acid (PLGA), dimethyl formaldehyde and tetrahydrofuran Mixed solvents may be preferred. In the present invention, the biodegradable polymer is not particularly limited, and may be, for example, poly (ε-caprolactone), poly (lactic acid), poly (glycolic acid), and a copolymer of D, L-lactic acid and glycolic acid. In particular, poly (ε-caprolactone), which is inexpensive and easy to purchase, may be preferable because it has a lower decomposition rate than other biodegradable polymers, and serves as a support until the damaged bone is healed.

한편 나노크기의 생체재료로는 본 출원인에 의해 공지된 수산화아파타이트 나노입자를 사용할 수도 있고, 그 외에 다른 방법으로 얻어지는 생체재료, 비단 수산화아파타이트 뿐만 아니라 생체 활성 세라믹으로 알려진 산화칼슘과 실리카로부터 얻어지는 칼슘실리케이트계 생체재료 중에서 나노크기를 갖는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있다.  As nano-sized biomaterials, apatite hydroxide nanoparticles known by the applicant may be used, and calcium silicates obtained from calcium oxide and silica known as bioactive ceramics as well as biomaterials obtained from other methods, silk apatite, etc. Any of the biological materials can be used as long as they have a nano size.

본 발명의 구체 구현예에 따른 본 발명의 유무기 복합체 제조에 사용되는 나노크기의 생체재료 중 일예는 인산칼슘계 생체재료 입자로, 그 제조방법의 일예는 다음 반응식 1과 같다. One example of the nano-sized biomaterial used in the preparation of the organic-inorganic composite of the present invention according to the embodiment of the present invention is calcium phosphate-based biomaterial particles, and one example of the preparation method is shown in Scheme 1 below.

본 발명의 일 구현예에서 사용된 칼슘 공급원으로는 칼슘 나이트레이트(Ca(NO)3)24H2O)이고, 인 공급원으로는 암모늄 포스페이트((NH4)3PO4))이나, 이외에 수용성인 다양한 칼슘 공급원과 인 공급원을 사용할 수 있음은 물론이다. The calcium source used in one embodiment of the present invention is calcium nitrate (Ca (NO) 3 ) 2 4H 2 O), the phosphorus source is ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 )), but other water-soluble Phosphorus Various calcium sources and phosphorus sources can of course be used.

이때 칼슘 공급원과 인 공급원의 반응시 Ca/P의 화학양론비는 나노입자의 제조와는 무관하며 화학양론비의 조절에 따라 다양한 인산칼슘계 나노입자를 제조할 수 있음은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 주지된 사실일 것이다.In this case, the stoichiometric ratio of Ca / P in the reaction of calcium source and phosphorus source is irrelevant to the production of nanoparticles, and it is possible to manufacture various calcium phosphate-based nanoparticles under the control of stoichiometric ratio. It will be known to those who have.

10Ca(NO3)2 + 6(NH4)3PO4 + 8NH4OH → Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O10Ca (NO 3 ) 2 + 6 (NH 4 ) 3 PO 4 + 8NH 4 OH → Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 20NH 4 NO 3 + 6H 2 O

상기 반응식 1에서 볼 수 있듯이 칼슘 공급원과 인 공급원을 알칼리 조건 하에서 반응시키면 불순물과 다량의 물이 발생되며 얻어진 수산화아파타이트 또한 수분에 의한 안정성이 좋지 못하다. As shown in Scheme 1, when the calcium source and the phosphorus source are reacted under alkaline conditions, impurities and a large amount of water are generated, and the obtained apatite hydroxide is also poor in stability by moisture.

이에 반응 중 생성된 수분을 제거하기 위한 물리적인 제거과정을 수반하나 입자 중 잔량의 수분이 포함되어 있으며 이는 물리적인 제거과정을 통해 충분히 제거되지 못하였다.This entails a physical removal process to remove the water generated during the reaction, but it contains a residual amount of water in the particles, which was not sufficiently removed through the physical removal process.

따라서 나노크기로 입자가 얻어진 이후로 입자간 응집이 발생되는바, 본 발명의 바람직한 일구현예에서는 이와 같이 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 입자로 얻어진 인산칼슘계 입자를 비점이 120℃ 이상인 용매 중에서 점진적으로 승온하면서 유기용매의 비점까지 가열하여 교반함으로써 수분을 제거하는 공정(이하에서는 '본 발명 수분 제거공정'이라 한다.)을 더 거치면 완전하게 수분이 제거된 나노크기의 인산칼슘계 입자를 얻을 수 있다. Therefore, after the particles are obtained in the nano-size, the aggregation between the particles occurs. In one preferred embodiment of the present invention, the calcium phosphate-based particles obtained as nano-sized particles containing water in this manner have a boiling point of 120 ° C. or more. The nano-sized calcium phosphate-based particles from which water is completely removed are further subjected to a step of removing water by heating and stirring to the boiling point of the organic solvent while gradually raising the temperature (hereinafter referred to as the present invention water removing step). You can get it.

본 발명 수분 제거공정은 구체적으로는 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 입자를 비점이 120℃ 이상인 용매 중에서 100℃에서 120℃ 범위로 점진적으로 승온하면서 교반한다. 상기 및 이하의 기재에 있어서 "실질적으로 수분을 포함하는"은 적어도 30 % 만큼의 수준으로 수분이 존재하는 것으로 이해될 것이다.In the water removal process of the present invention, the nano-sized calcium phosphate-based particles substantially containing water are specifically stirred while gradually raising the temperature from 100 ° C to 120 ° C in a solvent having a boiling point of 120 ° C or higher. In the description above and below it will be understood that " substantially water-containing " is at a level of at least 30%.

이와 같은 본 발명 수분 제거공정에 따르면 100℃에서 120℃ 온도범위로 점 진적으로 승온하게 되면 수분이 완전히 증발되며 이와 함께 또는 이후로 비점이 120℃ 이상인 용매가 휘발되어 효율적이면서도 용이하게 수분을 제거할 수 있다. 이와 같은 경우 비점 이상으로 가열함으로써 해당 온도 범위에서 대부분 제거될 수 있다.According to the water removal process of the present invention, when the temperature is gradually raised to a temperature range of 100 ° C. to 120 ° C., the water is completely evaporated, and the solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher is volatilized thereafter to efficiently and easily remove water. Can be. In this case, by heating above the boiling point can be removed most of the temperature range.

잔량의 용매는 진공 건조를 수행하여 용이하게 제거될 수 있으며, 이로써 목적하는 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자를 얻을 수 있다. The remaining amount of the solvent can be easily removed by performing vacuum drying, thereby obtaining the desired nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles.

용매를 제거하지 않고 그대로 후속공정에 이용할 수도 있다. 설령, 미량의 용매가 존재하더라도 입자의 응집에는 어떠한 영향도 미치지 않으며 이후로 유무기 복합체 등의 제작시 나노크기의 인산칼슘계 입자를 유기용매에 분산시켜 사용하는 데 있어서 유기용매와의 혼화성 측면에서 불리하게 작용하지 않고 오히려 분산성을 좋게 하는 역할을 한다.It can also be used for a subsequent step without removing the solvent. For example, even if a small amount of solvent is present, it does not affect the aggregation of particles, and in the future, in the preparation of organic-inorganic composites, there are aspects of miscibility with organic solvents in dispersing and using nano-sized calcium phosphate particles in organic solvents. Does not work against, but rather disperses well.

여기서 사용할 수 있는 비점이 120℃ 이상인 용매로는 디메틸 포름아마이드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 톨루엔 또는 디글리메(diglyme) 등을 들 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니며 잔여 수분제거를 위해 물의 비점이 100℃인 점을 고려하여 비점이 그 이상 되는 다양한 용매 중 선택될 수 있음은 물론이다. Solvents having a boiling point of 120 ° C. or higher may include dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), toluene or diglyme, but are not limited thereto. In consideration of the fact that the boiling point of the water is 100 ℃ can be selected from a variety of solvents having a boiling point higher than that.

비점이 120℃ 이상인 유기용매 중에서의 교반은 나노 입자의 손상을 방지하는 측면에서 1시간 내지 1.5시간 동안 수행하는 것이 바람직할 수 있다. Stirring in an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher may be preferably performed for 1 to 1.5 hours in terms of preventing damage to the nanoparticles.

본 발명에서 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 입자를 제조하는 방법에는 각별히 한정이 있는 것은 아니나, 수용성의 칼슘 공급원과 수용성 의 인 공급원을 수용액 중에서 반응시키는 침전법, 가수분해법, 졸-겔법 등과 같이 액상 매질을 제조하는 습식법에 의해 얻어지는 인산칼슘계 입자의 경우는 실질적으로 수분이 포함된 입자로써 얻어진다. In the present invention, the method for producing the nano-sized calcium phosphate particles substantially containing water is not particularly limited, but the precipitation method, the hydrolysis method, and the sol-reaction of the water-soluble calcium source and the water-soluble phosphorus source are reacted in an aqueous solution. In the case of calcium phosphate-based particles obtained by a wet method for producing a liquid medium, such as a gel method, the particles are obtained as substantially water-containing particles.

그 일예로 본 발명에 따른 일 구현예에서는 칼슘 공급원과 수용성의 인 공급원을 수용액 중에서 반응시키는 침전법에 의한 입자 제조의 일예를 나타내는바, 구체적으로는 인(P) 공급원과 칼슘(Ca) 공급원의 수용액을 준비하는 공정; 칼슘 공급원 수용액을 인 공급원 수용액과 혼합하여 알칼리 조건 하에서 80 내지 100℃에 서 1.5시간 내지 2시간 가열하고 24시간 내지 48시간 동안 상온에서 반응시켜 인산칼슘계 침전물을 얻는 공정; 및 침전물을 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거하여 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자를 얻는 공정을 거칠 수 있다.As an example, one embodiment according to the present invention shows an example of particle production by precipitation in which a calcium source and a water-soluble phosphorus source are reacted in an aqueous solution, specifically, a phosphorus (P) source and a calcium (Ca) source. Preparing an aqueous solution; Mixing a calcium source aqueous solution with a phosphorus source aqueous solution to heat 1.5 hours to 2 hours at 80 to 100 ° C. under alkaline conditions, and reacting at room temperature for 24 to 48 hours to obtain a calcium phosphate precipitate; And the precipitate may be washed with distilled water to remove the residual amount of impurities to obtain a nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles containing substantially water.

칼슘 공급원 수용액과 인 공급원 수용액을 제조하는 데 있어서 분산성을 높이기 위해 필요에 따라 분산제를 더 포함할 수 있는데, 분산제의 일예로는 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 분산제의 함량은 수용액 부피에 대해 20 내지 30 중량% 정도 되는 양일 수 있다. In the preparation of the aqueous solution of calcium source and the aqueous solution of phosphorus source, a dispersant may be further included as necessary in order to increase dispersibility. Examples of the dispersant include polyethylene and the like. The content of the dispersant may be in an amount of about 20 to 30% by weight based on the volume of the aqueous solution.

이와 같은 침전법에 의해 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자를 얻은 다음, 본 발명의 수분 제거공정을 거치기 이전에 1차적인 수분 제거공정을 더 거칠 수도 있는데, 이의 일예로는 상기의 방법에 의해 얻어진 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자를 알코올 용액 중에 일정 기간 동안 보관하는 방법을 들 수 있다. 이때 알코올은 95 내지 99% 농 도의 알코올인 것이 수분제거 효율에 있어서 바람직하고, 좋기로는 적어도 10 내지 15일 동안 보관하되, 2 내지 3일에 한 번씩 알코올 용액을 교체해주는 것이 보다 효율적이다. 이와 같이 알코올에 보관한 후 이를 알코올 용액 중에 분산된 슬러리 상태 그대로를 후공정에 적용할 수 있음은 물론이며, 알코올 용액 중에 분산된 상태로 사용하는 경우 입자의 분산안정성 측면에서 더 유리할 수 있다.By this precipitation method, nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles substantially containing water may be obtained, and then subjected to a primary water removal process before going through the water removal process of the present invention. The method may be a method for storing the nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles substantially containing water obtained by the above method in an alcohol solution for a certain period of time. At this time, the alcohol is preferably 95 to 99% concentration of the water removal efficiency, preferably stored for at least 10 to 15 days, it is more efficient to replace the alcohol solution every two to three days. Thus, after storing in the alcohol, it can be applied to the post-process as it is in the slurry state dispersed in the alcohol solution, may be more advantageous in terms of dispersion stability of the particles when used in a dispersed state in the alcohol solution.

또한 알코올에 보관하는 1차적 수분 제거공정 이후로 알코올을 제거하여 입자 상태로 별도로 이용할 수 있음 또한 물론이다. In addition, after the primary water removal process stored in alcohol can be used separately in the form of particles by removing the alcohol of course.

본 발명의 생체재료 나노입자의 다른 일예는 산화칼슘과 실리카로부터 얻어지는 칼슘실리케이트계 생체재료를 들 수 있으며, 이의 제조방법의 일예는 상기 인산칼슘계 생체재료 입자를 얻는 방법과 유사하다.Another example of the biomaterial nanoparticles of the present invention may be a calcium silicate-based biomaterial obtained from calcium oxide and silica, and an example of a method of preparing the same is similar to the method of obtaining the calcium phosphate-based biomaterial particles.

칼슘실리케이트계 생체재료를 제조하는 방법의 구체 예로는, 규소(Si) 공급원과 칼슘(Ca) 공급원의 수용액을 준비하는 공정; Specific examples of the method for producing a calcium silicate-based biomaterial include preparing an aqueous solution of a silicon (Si) source and a calcium (Ca) source;

칼슘 공급원 수용액을 규소 공급원 수용액과 혼합하여 알칼리 조건 하에서 80 내지 100 ℃에서 1.5 내지 2 시간 가열하고 24시간 내지 48시간 동안 상온에서 교반하여 칼슘실리케이트계 침전물을 얻는 공정; 및 침전물을 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거하여 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 칼슘실리케이트계 생체재료 입자를 얻는 공정을 포함할 수 있으며, 후속적으로 상술한 것과 같은 수분제거공정을 포함하여 얻어진 것이 분산안정성 측면에서 더욱 유리할 수 있다. Mixing a calcium source aqueous solution with a silicon source aqueous solution to heat 1.5 to 2 hours at 80 to 100 ° C. under alkaline conditions and stirring at room temperature for 24 to 48 hours to obtain a calcium silicate-based precipitate; And removing the residual amount of impurities by washing the precipitate with distilled water to obtain a nano-sized calcium silicate-based biomaterial particle substantially including water, and subsequently including a water removal process as described above. What is obtained may be more advantageous in terms of dispersion stability.

본 발명에 따르면 별도의 수분제거공정을 거치거나 거치지 않은 나노크기의 생체재료 입자와 생분해성 고분자 용액을 복합화하여 유무기 복합체를 제조하는바, 나노크기의 생체재료 입자의 제조공정 중에 수분의 제거공정을 거친다고 하더라도 유무기 복합체를 제조하는 과정 중에 환경적 요인이나 공정적 요인에 의하여 수분에 노출되게 되며 이는 나노크기의 생체재료 입자의 분산안정성을 저해한다.According to the present invention, the organic-inorganic composite is prepared by complexing nano-sized biomaterial particles and biodegradable polymer solution with or without a separate water removal process, and removing water during the manufacturing process of nano-sized biomaterial particles. Even though it passes through the organic-inorganic composites, it is exposed to moisture due to environmental factors or process factors, which hinders the dispersion stability of nano-sized biomaterial particles.

이에 본 발명에 따른 유무기 복합체 제조방법에서는, 나노크기의 생체재료 입자 슬러리와 생분해성 고분자 용액을 혼합함에 있어서 별도로 비점이 120℃ 이상인 유기용매를 일정량 첨가한다. 여기서 '일정량'이라 함은 일예로 복합물 100부비부에 대해 100 내지 200부피부 정도의 유기용매인 것이 바람직할 수 있다. Thus, in the organic-inorganic composite production method according to the present invention, in mixing a nano-sized biomaterial particle slurry and a biodegradable polymer solution, a certain amount of a solvent having a boiling point of 120 ℃ or more is added separately. Herein, 'constant amount' may be, for example, about 100 to 200 parts by volume of an organic solvent based on 100 parts by weight of a composite.

그리고 나서 100℃ 내지 120℃ 온도범위에서 점진적으로 승온하면서 교반하고 이후로 비점이 120℃ 이상인 유기용매의 비점까지 가열함으로써 잔량의 유기용매를 제거하는 과정을 수행한다. Then, the process is performed to remove the residual amount of organic solvent by stirring while gradually raising the temperature in a temperature range of 100 ° C. to 120 ° C. and then heating the boiling point of the organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or more.

이와 같은 공정에 따라 비점이 120℃ 이상인 유기용매를 포함하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자 용액의 혼합용액을 100℃에서 120℃ 온도범위로 점진적으로 승온하게 되면 용액 중 포함된 수분이 완전히 증발되며 이와 함께 또는 이후로 비점이 120℃ 이상인 용매가 휘발되어 효율적이면서도 용이하게 수분을 제거할 수 있다. 이와 같은 경우 비점 이상으로 가열함으로써 해당 온도 범위에서 대부분 제거될 수 있다.According to this process, if the mixed solution of nano-sized biomaterial and biodegradable polymer solution containing an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or more is gradually heated to a temperature range of 100 ° C. to 120 ° C., the water contained in the solution is completely evaporated. With or after this, a solvent having a boiling point of 120 ° C. or more may be volatilized to remove moisture efficiently and easily. In this case, by heating above the boiling point can be removed most of the temperature range.

이때 사용할 수 있는 비점이 120℃ 이상인 용매로는 상술한 나노크기의 생체재료의 수분제거공정에서 사용할 수 있는 유기용매와 같거나 다를 수 있으며, 구체적인 일예로는 디메틸 포름아마이드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 톨루엔 또는 디글리메(diglyme) 등을 들 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니며 잔여 수분제 거를 위해 물의 비점이 100℃인 점을 고려하여 비점이 그 이상 되는 다양한 용매 중 선택될 수 있음은 물론이다. In this case, the solvent having a boiling point of 120 ° C. or more may be the same as or different from an organic solvent that can be used in the water removal process of the nano-sized biomaterial, and specific examples thereof include dimethyl formamide (DMF) and dimethyl sulfoxide. (DMSO), toluene or diglyme, but the present invention is not limited thereto, and may be selected from various solvents having a boiling point higher than that of water at a boiling point of 100 ° C. for removing residual moisture. Of course it can.

비점이 120℃ 이상인 유기용매 중에서의 교반은 나노 입자의 손상을 방지하는 측면에서 1시간 내지 1.5시간 동안 수행하는 것이 바람직할 수 있다. Stirring in an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher may be preferably performed for 1 to 1.5 hours in terms of preventing damage to the nanoparticles.

이와 같이 유무기 복합체를 제조하는 데 있어서 추가적인 수분제거공정을 거침에 따라 혼합용액 중 나노크기의 생체재료의 응집발생이 없고 분산안정성을 향상시킬 수 있게 됨에 따라 최종적으로 목적하는 유무기 복합체 중 나노크기의 생체재료가 고르게 분산될 수 있다.As such, in the preparation of the organic-inorganic composite, the nano-size of the desired inorganic-inorganic composite is finally improved as it is possible to improve the dispersion stability without causing the aggregation of the nano-sized biomaterial in the mixed solution. The biomaterial may be evenly dispersed.

본 발명에 따른 유무기 복합체 제조는 이후로 통상의 유무기 나노복합체 제조에서와 같이 캐스팅 공정을 거치고 이후로 진공건조 등의 건조공정을 통해 용액 중 포함된 용매를 제거하는 공정을 거친다. The preparation of the organic-inorganic composite according to the present invention is then subjected to a casting process as in the conventional organic-inorganic nanocomposite production, and then to a process of removing the solvent contained in the solution through a drying process such as vacuum drying.

여기서 캐스팅 공정이라 함은 각별한 한정이 있는 것은 아니며 지지체로서의 기능을 할 수 있는 단위체로서의 제조과정이라 할 수 있고 상온에서 이루어질 수 있다. The casting process is not particularly limited and may be referred to as a manufacturing process as a unit capable of functioning as a support, and may be performed at room temperature.

이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in more detail, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

제조예 1Preparation Example 1

칼슘 나이트레이트(Ca(NO3)24H2O, Junsei Chemical Co., Ltd., Japan 제품)와 암모늄 포스페이트((NH4)2HPO4, Junsei Chemical Co., Ltd., Japan 제품)를 Ca/P의 비를 1.67로 하여 다음과 같은 방법으로 수산화아파타이트를 제조하였다.Calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O, made by Junsei Chemical Co., Ltd., Japan) and ammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 , made by Junsei Chemical Co., Ltd., Japan) Apatite was prepared by the following method with a ratio of / P of 1.67.

먼저 인 공급원과 칼슘 공급원을 약 80℃에서 증류수에서 충분히 녹여 각각의 수용액을 준비하고, 칼슘 공급원 용액을 인 공급원 용액에 천천히 주입하면서 충분히 섞어 주어 나노크기의 인산칼슘계 침전물을 얻었다.First, the phosphorus source and the calcium source were sufficiently dissolved in distilled water at about 80 ° C. to prepare respective aqueous solutions, and the calcium source solution was slowly added to the phosphorus source solution and mixed well to obtain a nano-sized calcium phosphate precipitate.

이때 수산화암모늄을 첨가하여 용액의 pH를 11 이상이 되도록 조건을 유지하였으며, 약 80℃ 온도에서 두 시간 동안 가열한 후 24시간 이상 상온에서 합성이 충분히 이루어질 수 있도록 하였다. At this time, the pH of the solution was maintained by adding ammonium hydroxide to 11 or more, and the mixture was heated at about 80 ° C. for 2 hours and then sufficiently synthesized at room temperature for 24 hours or more.

남아 있는 불순물의 제거를 위하여 증류수로 3회 이상 세척과정을 거쳐 입자크기 50 내지 100 nm인 수산화아파타이트 입자(이하, 초기 입자라 함)를 얻었다. In order to remove the remaining impurities, washed with distilled water three times or more to obtain apatite hydroxide particles (hereinafter referred to as initial particles) having a particle size of 50 to 100 nm.

얻어진 수산화아파타이트 입자 25 g을 디메틸포름아마이드(비점 165℃) 100 ㎖ 속에 넣고 100 내지 120℃로 온도를 점차적으로 상승시키면서 마그네틱바를 이용하여 5시간 동안 교반하여 수분을 제거하였다(이하, 수분 제거공정이라 함). 25 g of the obtained apatite hydroxide particles were placed in 100 ml of dimethylformamide (boiling point of 165 ° C.) and stirred for 5 hours using a magnetic bar while gradually raising the temperature to 100 to 120 ° C. to remove water (hereinafter referred to as a water removal process). box).

그 다음 진공 건조하여 잔량의 유기용매를 제거하였다. Then, the resultant was dried in vacuo to remove the residual amount of the organic solvent.

한편 입자의 크기를 투과전자현미경(Transmmission electron microscopy, TEM, JEOL, JEM-2100F, Japan 제품)을 이용하여 관찰하였으며, 그 결과는 도 1에 나타낸 것과 같다. 도 1의 결과로부터 폭이 약 20-40nm이며 길이 50-100nm인 나노크기의 입자가 얻어졌음을 확인할 수 있다. 도 1에 있어서 실선은 100nm를 나타낸다.On the other hand, the particle size was observed using a transmission electron microscopy (Transmation electron microscopy, TEM, JEOL, JEM-2100F, Japan), the results are as shown in FIG. It can be seen from the results of FIG. 1 that nanoparticles having a width of about 20-40 nm and a length of 50-100 nm were obtained. In FIG. 1, a solid line shows 100 nm.

또한 수산화아파타이트의 생성을 확인하기 위하여 X-선 회절분석법(XRD, Geigerflex, Figaku, Japan 제품)에 의해 분석하였으며 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 n-HA로 나타낸 것이 실시예에 의해 얻어진 입자이며, m-HA로 나타낸 것은 Sigma-Aldrich사로부터 구입한 상용화된 마이크로 크기의 수산화아파타이트로서, 도 2의 결과로부터 본 발명에 의해 얻어진 나노크기의 입자는 상용화된 마이크로크기의 수산화아파타이트와 피크 위치 및 강도에 있어서 잘 매치됨을 확인할 수 있다. 그러나 나노크기의 입자는 마이크로 크기의 입자에 비하여 유의적으로 피크 강도가 낮은데, 이는 나노크기의 입자가 마이크로 크기의 입자에 비하여 덜 결정화된 것임을 보여주는 결과이다. In addition, X-ray diffraction analysis (XRD, Geigerflex, Figaku, Japan) to analyze the production of apatite hydroxide production was shown in Figure 2 the results. In FIG. 2, n-HA is a particle obtained by the example, and m-HA is a commercially available micro-sized apatite obtained from Sigma-Aldrich, and nanoparticles obtained by the present invention from the results of FIG. 2. It can be seen that the particles of size match well with the commercially available microsized apatite hydroxide in terms of peak position and intensity. However, nanosized particles have significantly lower peak intensities than microsized particles, indicating that nanosized particles are less crystallized than microsized particles.

제조예 2Preparation Example 2

상기 제조예 1에서, 초기 입자를 얻은 다음 초기 입자 25 g을 95% 농도의 에틸알코올 200 ㎖ 중에 10일 동안 보관하였다. 다만 2일에 한 번씩 기존의 에틸알코올을 버리고 동량의 새로운 에틸알콜로 교체하여 주었다.In Preparation Example 1, the initial particles were obtained, and then 25 g of the initial particles were stored for 10 days in 200 ml of 95% ethyl alcohol. However, once every two days, the old ethyl alcohol was discarded and replaced with the same amount of new ethyl alcohol.

그리고 나서 초기 입자가 분산된 에틸알콜 용액에서 에틸알콜 용액을 제거 하고 디메틸 포름아마이드 용액 100 ㎖를 첨가하고 100 내지 120℃로 온도를 점차적으로 상승시키면서 마그네틱바를 이용하여 5시간 동안 교반하여 수분을 제거하였다. Then, the ethyl alcohol solution was removed from the ethyl alcohol solution in which the initial particles were dispersed, 100 ml of dimethyl formamide solution was added, and water was removed by stirring for 5 hours using a magnetic bar while gradually raising the temperature to 100 to 120 ° C. .

최종 입자 크기는 폭 20 내지 40 nm이고, 길이 50 내지 100 nm이었다. The final particle size was 20-40 nm wide and 50-100 nm long.

제조예 3Preparation Example 3

상기 제조예 1에서 칼슘 공급원과 인 공급원의 반응비를 Ca/P의 화학양론비 가 1.5가 되도록 하여 트리칼슘포스페이트 입자를 제조하였다. 그 외의 일련의 공정은 모두 실시예 1과 동일하다.Tricalcium phosphate particles were prepared by adjusting the reaction ratio between the calcium source and the phosphorus source in Preparation Example 1 such that the stoichiometric ratio of Ca / P was 1.5. All other series of steps are the same as in Example 1.

최종 입자 크기는 폭 15 내지 35 nm이고, 길이 40 내지 80 nm이었다. The final particle size was 15-35 nm wide and 40-80 nm long.

제조예 4Preparation Example 4

상기 제조예 2에서 칼슘 공급원과 인 공급원의 반응비를 Ca/P의 화학양론비가 1.5가 되도록 하여 트리칼슘포스페이트 입자를 제조하였다. 그 외의 일련의 공정은 모두 제조예 2와 동일하다.Tricalcium phosphate particles were prepared by preparing the reaction ratio of the calcium source and the phosphorus source in Preparation Example 2 such that the stoichiometric ratio of Ca / P was 1.5. All other series of steps are the same as in Production Example 2.

최종 입자 크기는 폭 15 내지 35 nm이고, 길이 40 내지 80 nm이었다. The final particle size was 15-35 nm wide and 40-80 nm long.

제조예 5Preparation Example 5

칼슘 나이트레이트(Ca(NO3)24H2O, Junsei Chemical Co., Ltd., Japan 제품)와 소듐실리케이트((Na2SiO3·9H2O), Junsei Chemical Co., Ltd., Japan 제품)를 Ca/Si의 비를 1로 하여 다음과 같은 방법으로 칼슘실리케이트를 제조하였다.Calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O, made by Junsei Chemical Co., Ltd., Japan) and sodium silicate ((Na 2 SiO 3 · 9H 2 O), made by Junsei Chemical Co., Ltd., Japan Calcium silicate was prepared by the following method using Ca / Si as 1).

먼저 규소 공급원과 칼슘 공급원을 약 80℃에서 증류수에서 충분히 녹여 각각의 수용액을 준비하고, 칼슘 공급원 용액을 규소 공급원 용액에 천천히 주입하면서 충분히 섞어 주어 나노크기의 칼슘실리케이트계 침전물을 얻었다.First, the silicon source and the calcium source were sufficiently dissolved in distilled water at about 80 ° C. to prepare respective aqueous solutions, and the calcium source solution was slowly added to the silicon source solution and mixed well to obtain a nano-sized calcium silicate precipitate.

이때 수산화암모늄을 첨가하여 용액의 pH를 11 이상이 되도록 조건을 유지하였으며, 약 80℃ 온도에서 두 시간 동안 가열한 후 24시간 이상 상온에서 합성이 충분히 이루어질 수 있도록 하였다.At this time, the pH of the solution was maintained by adding ammonium hydroxide to 11 or more, and the mixture was heated at about 80 ° C. for 2 hours and then sufficiently synthesized at room temperature for 24 hours or more.

남아 있는 불순물의 제거를 위하여 증류수로 3회 이상 세척과정을 거쳐 입자 크기 200 내지 300 nm인 칼슘실리케이트 입자(이하, 초기 입자라 함)를 얻었다. In order to remove the remaining impurities, calcium silicate particles having a particle size of 200 to 300 nm (hereinafter referred to as initial particles) were obtained by washing three times or more with distilled water.

얻어진 칼슘실리케이트 입자 25g을 디메틸포름아마이드 300㎖ 속에 넣고 100 내지 120℃로 온도를 점차적으로 상승시키면서 마그네틱바를 이용하여 5시간 동안 교반하여 수분을 제거하였다(이하, 수분 제거공정이라 함). 25 g of the calcium silicate particles thus obtained were placed in 300 ml of dimethylformamide, and the water was removed by stirring for 5 hours using a magnetic bar while gradually increasing the temperature to 100 to 120 ° C (hereinafter, referred to as a water removal process).

그 다음 진공 건조하여 잔량의 유기용매를 제거하였다. Then, the resultant was dried in vacuo to remove the residual amount of the organic solvent.

한편 입자의 크기를 투과전자현미경(Transmmission electron microscopy, TEM, JEOL, JEM-2100F, Japan 제품)을 이용하여 관찰하였으며, 그 결과는 도 10에 나타낸 것과 같다. 도 10의 결과로부터 폭이 약 50 nm이며 길이 300 nm인 나노크기의 입자가 얻어졌음을 확인할 수 있다. On the other hand, the particle size was observed using a transmission electron microscopy (Transmation electron microscopy, TEM, JEOL, JEM-2100F, Japan), the results are as shown in FIG. From the results of FIG. 10, it can be seen that nano-sized particles having a width of about 50 nm and a length of 300 nm were obtained.

또한 칼슘실리케이트의 상 조성과 결정학적 분석을 위해 X-선 회절분석법(XRD, Geigerflex, Figaku, Japan 제품)에 의해 분석하였으며 그 결과를 도 11에 나타내었다. 도 11에서 (a)로 나타낸 것이 본 실시예에 의해 얻어진 나노크기의 칼슘실리케이트 입자이며, (b)는 마이크로 크기의 칼슘실리케이트로서, 도 11의 결과로부터 본 발명에 의해 얻어진 나노크기의 입자는 마이크로크기의 칼슘실리케이트와 피크 위치 및 강도에 있어서 잘 매치됨을 확인할 수 있다. 그러나 나노크기의 입자는 마이크로 크기의 입자에 비하여 유의적으로 피크 강도가 낮은데, 이는 나노크기의 입자가 마이크로 크기의 입자에 비하여 덜 결정화된 것임을 보여주는 결과이다. In addition, it was analyzed by X-ray diffraction analysis (XRD, Geigerflex, Figaku, Japan) for the phase composition and crystallographic analysis of calcium silicate and the results are shown in FIG. In Figure 11 (a) is a nano-sized calcium silicate particles obtained by this example, (b) is a micro-sized calcium silicate, the nano-sized particles obtained by the present invention from the results of FIG. It can be seen that the calcium silicates of size match well in peak position and intensity. However, nanosized particles have significantly lower peak intensities than microsized particles, indicating that nanosized particles are less crystallized than microsized particles.

제조예 6Preparation Example 6

상기 제조예 5에서, 초기 입자를 얻은 다음 초기 입자 25g을 95% 농도의 에 틸알코올 중에 10일 동안 보관하였다. 다만 2일에 한 번씩 기존의 에틸알코올을 버리고 동량의 새로운 에틸알콜로 교체하여 주었다.In Preparation Example 5, the initial particles were obtained, and then 25 g of the initial particles were stored in 95% concentration of ethyl alcohol for 10 days. However, once every two days, the old ethyl alcohol was discarded and replaced with the same amount of new ethyl alcohol.

그리고 나서 초기 입자가 분산된 에틸알콜 용액에서 에틸알콜 용액을 제거 하고 디메틸 포름아마이드 용액 100 ㎖를 첨가하고 100 내지 120℃로 온도를 점차적으로 상승시키면서 마그네틱바를 이용하여 5시간 동안 교반하여 수분을 제거하였다. Then, the ethyl alcohol solution was removed from the ethyl alcohol solution in which the initial particles were dispersed, 100 ml of dimethyl formamide solution was added, and water was removed by stirring for 5 hours using a magnetic bar while gradually raising the temperature to 100 to 120 ° C. .

최종 입자 크기는 폭 50 내지 100 nm이고, 길이 200 내지 300 nm이었다. The final particle size was 50-100 nm wide and 200-300 nm long.

실시예 1 내지 4Examples 1-4

상기 제조예 1 내지 4에 따라 얻어진 인산칼슘계 생체재료를 이용하여 생분해성 고분자와 함께 통상의 용매 주형(solvent casting) 방법으로 유무기 복합체를 제조하였다. 구체적으로는 다음과 같은 방법에 의해 도 3으로 도시한 장치를 이용하여 유무기 복합체 3차원 지지체를 제조하였다. Using the calcium phosphate-based biomaterials obtained in Preparation Examples 1 to 4, an organic-inorganic composite was prepared by a conventional solvent casting method together with a biodegradable polymer. Specifically, the organic-inorganic composite three-dimensional support was manufactured using the apparatus shown in FIG. 3 by the following method.

먼저, 폴리(ε-카프로락톤) 펠렛(Sigma-Aldrich, St. Louis, USA; Mw=65,000)을 클로로포름에 20%(w/v) 되도록 용해시켜 생분해성 고분자 용액(이하, PCL 용액)을 제조하였다. First, a biodegradable polymer solution (hereinafter, PCL solution) was prepared by dissolving poly (ε-caprolactone) pellet (Sigma-Aldrich, St. Louis, USA; Mw = 65,000) in 20% (w / v) in chloroform. It was.

한편, 상기 제조예 1 내지 4에 따라 얻어진 각각의 생체재료 입자(이하, 제조예 1-2 입자는 n-HA라 하고, 제조예 3-4 입자는 n-TCP라 함) 25g(입자 사용량)를 DMF 중에 분산시켜 n-HA/DMF 슬러리 또는 n-TCP/DMF 슬러리를 제조하였다.On the other hand, each biomaterial particles obtained according to Production Examples 1 to 4 (hereinafter, Production Example 1-2 particles are referred to as n-HA, Production Example 3-4 particles referred to as n-TCP) 25g (particle usage) Was dispersed in DMF to prepare n-HA / DMF slurry or n-TCP / DMF slurry.

n-HA/DMF 슬러리 또는 n-TCP/DMF 슬러리를 상기한 PCL 용액에 첨가하고 2시 간 동안 계속적으로 교반하여 균질한 분산액을 얻었다. 이 혼합물을 80℃에서 2시간 동안 가열하여 클로로포름을 휘발시켜 n-HA/PCL/DMF 혼합물 또는 n-TCP/PCL/DMF 혼합물을 얻었으며, 이 중 나노입자의 함량은 40중량%이었다. 이어서, 혼합물을 일정하게 교반하면서 온도를 점진적으로 100-120℃로 승온시켜 2시간 유지하였다. 그리고 나서 혼합물을 테프론(Teflon) 몰드(100× 100 × 3 ㎣)에서 캐스팅하고 공기 중에서 24시간 동안 건조하여 DMF를 증발시켰다. 잔량의 용매를 48시간 동안 진공건조하여 제거함으로써 n-HA/PCL 복합체 또는 n-TCP 복합체를 얻었다. 3차원 지지체의 규격은 10× 10× 5 ㎣이다. An n-HA / DMF slurry or n-TCP / DMF slurry was added to the PCL solution described above and stirred continuously for 2 hours to obtain a homogeneous dispersion. The mixture was heated at 80 ° C. for 2 hours to volatilize chloroform to obtain an n-HA / PCL / DMF mixture or an n-TCP / PCL / DMF mixture, of which the nanoparticle content was 40% by weight. The temperature was then gradually raised to 100-120 ° C. with constant stirring and maintained for 2 hours. The mixture was then cast in a Teflon mold (100 × 100 × 3 mm 3) and dried in air for 24 hours to evaporate DMF. The remaining solvent was removed by vacuum drying for 48 hours to obtain n-HA / PCL complex or n-TCP complex. The size of the three-dimensional support is 10 × 10 × 5 mm 3.

실시예 5 내지 6Examples 5-6

상기 제조예 5 내지 6에 따라 얻어진 칼슘실리케이트계 생체재료를 이용하여 생분해성 고분자와 함께 통상의 용매 주형(solvent casting) 방법으로 유무기 복합체를 제조하였다. 구체적으로는 다음과 같은 방법에 의해 도 3으로 도시한 장치를 이용하여 유무기 복합체 3차원 지지체를 제조하였다. Using the calcium silicate-based biomaterials obtained according to Preparation Examples 5 to 6, an organic-inorganic composite was prepared by a conventional solvent casting method together with a biodegradable polymer. Specifically, the organic-inorganic composite three-dimensional support was manufactured using the apparatus shown in FIG. 3 by the following method.

먼저, 폴리(ε-카프로락톤) 펠렛(Sigma-Aldrich, St. Louis, USA; Mw=80,000)을 클로로포름에 20%(w/v) 되도록 용해시켜 생분해성 고분자 용액(이하, PCL 용액)을 제조하였다. First, a biodegradable polymer solution (hereinafter, PCL solution) was prepared by dissolving poly (ε-caprolactone) pellet (Sigma-Aldrich, St. Louis, USA; Mw = 80,000) in 20% (w / v) in chloroform. It was.

한편, 상기 제조예 5 내지 6에 따라 얻어진 각각의 생체재료 입자(이하, n-CS라 함) 25g(입자 사용량)를 DMF 중에 분산시켜 n-CS/DMF 슬러리를 제조하였다.On the other hand, 25 g (particle usage) of each biomaterial particle (hereinafter referred to as n-CS) obtained according to Production Examples 5 to 6 were dispersed in DMF to prepare an n-CS / DMF slurry.

n-CS/DMF 슬러리를 상기한 PCL 용액에 첨가하고 2시간 동안 계속적으로 교반 하여 균질한 분산액을 얻었다. 이 혼합물을 80℃에서 2시간 동안 가열하여 클로로포름을 휘발시켜 n-CS/PCL/DMF 혼합물을 얻었으며, 이 중 n-CS의 함량은 40중량%이었다. 이어서, 혼합물을 일정하게 교반하면서 온도를 점진적으로 100-120℃로 승온시켜 2시간 유지하였다. 그리고 나서 혼합물을 테프론(Teflon) 몰드(100× 100 × 3 ㎣)에서 캐스팅하고 공기 중에서 24시간 동안 건조하여 DMF를 증발시켰다. 잔량의 용매를 48시간 동안 진공건조하여 제거함으로써 n-CS/PCL 복합체를 얻었다. The n-CS / DMF slurry was added to the PCL solution described above and stirred continuously for 2 hours to obtain a homogeneous dispersion. The mixture was heated at 80 ° C. for 2 hours to volatilize chloroform to give an n-CS / PCL / DMF mixture, of which the content of n-CS was 40% by weight. The temperature was then gradually raised to 100-120 ° C. with constant stirring and maintained for 2 hours. The mixture was then cast in a Teflon mold (100 × 100 × 3 mm 3) and dried in air for 24 hours to evaporate DMF. The remaining solvent was removed by vacuum drying for 48 hours to obtain n-CS / PCL complex.

3차원 지지체의 규격은 10× 10× 3 ㎣이다. The size of the three-dimensional support is 10 × 10 × 3 mm 3.

실험예 1. n-Ha/PCL 복합체 및 n-TCP/PCL 복합체에 대한 평가Experimental Example 1. Evaluation of n-Ha / PCL complex and n-TCP / PCL complex

유무기 복합체의 특성Characteristics of organic-inorganic complex

(1) 지지체의 구조 분석 : n-HA/PCL 복합체, n-TCP/PCL 복합체 및 n-CS/PCL 복합체의 기공도 분석을 위하여 mercury intrusion porosimetry(Auto-pore Ⅳ 9500, Micro-meritics Instrument Corporation, USA, n=3)를 이용하였다.(1) Structural analysis of the support: mercury intrusion porosimetry (Auto-pore IV 9500, Micro-meritics Instrument Corporation, for porosity analysis of n-HA / PCL complex, n-TCP / PCL complex and n-CS / PCL complex) USA, n = 3).

그리고 표면과 단면의 구조를 분석하기 위하여 주사전자현미경(SEM, Hitachi LTd, S-4300SE, JAPAN)을 이용하여 관찰하였다. And the scanning electron microscope (SEM, Hitachi LTd, S-4300SE, JAPAN) was used to analyze the structure of the surface and the cross section.

(2) 지지체의 기계적 특성(2) mechanical properties of the support

n-HA/PCL 복합체, n-TCP/PCL 복합체 및 n-CS/PCL 복합체의 압축 모듈러스를 Micro-load System(Micro-load system, R&B)을 이용하여 상온에서 측정하였다. 여기서 이동속도는 0.5㎜/min으로 하였다. 표면적은 압출 하중을 압축응력으로써 변환하여 측정하였다. 압축 모듈러스를 초기 다공성 응답 영역(porous response region)으로부터 결정하였다. 각 군에 대해 다섯 개의 샘플들을 시험하였고, 그 평균과 표준편차를 통계학적 분석을 위해 계산하였다. Compression modulus of n-HA / PCL complex, n-TCP / PCL complex and n-CS / PCL complex was measured at room temperature using a Micro-load system (Micro-load system, R & B). The moving speed was set to 0.5 mm / min here. The surface area was measured by converting the extrusion load into compressive stress. Compression modulus was determined from the initial porous response region. Five samples were tested for each group and the mean and standard deviation were calculated for statistical analysis.

(3) 습윤성 평가(3) wettability evaluation

유무기 복합체의 습윤성을 접촉각 측정장치(SEO 300A, Surface and Electro-Optics)를 이용하여 표면 상에서의 물방울의 접촉각을 측정함으로써 결정하였다. 마이크로-시린지(Perfecktim, Popper & Sons, Japan)를 이용하여, 10㎕ 물방울을 각 샘플 상의 세 군데에 떨어뜨리고 300초 후 접촉각을 측정하였다. The wettability of the organic-inorganic composite was determined by measuring the contact angle of water droplets on the surface using a contact angle measuring device (SEO 300A, Surface and Electro-Optics). Using a micro-syringe (Perfecktim, Popper & Sons, Japan), 10 [mu] l droplets were dropped in three places on each sample and the contact angle was measured after 300 seconds.

유무기 복합체 상에서 세포 배양Cell culture on organic-inorganic complex

(1) 조골세포 증식(1) osteoblast proliferation

제작된 각 유무기 복합 지지체의 조골세포 증식능 평가를 위하여 MG-63 조골유사 세포(American Type Culture Collection, No. CRL-1427, USA)를 DMEM(Dulbeccos's Modified Eagle Medium, Gibco, USA)에 10%의 FBS(fetal bovin serum)과 1%의 페니실린/스트렙토마이신(P/S Hyclone, USA)을 첨가한 배지 중에서 배양하였다. 지지체들을 적어도 48시간 동안 배양 배지 중에 예비적으로 침윤시키고, 웰 플레이트내에 정치시킨 후 자외선을 이용하여 살균하였다. 조골세포 점착 및 증식을 메틸 티아졸릴 테트라졸륨(MTT) 분석을 이용하여 평가하였다. 상기한 MG-63 세포들을 지지체 상에 5× 104 cell/㎖ 농도로 직접적으로 파종하였다. 세포를 파종한 지지체를 37℃ 항온조 내에서 5%(v/v) CO2로써 배양하였다. 세포 부착은 파종 후 4시간에서 관찰하였고, 세포의 증식을 1, 4 및 7일에 걸쳐서 평가하였다. 간략히, 복합체-세포 구조체를 MTT 함유 배양 배지 내에 정치시키고 37℃에서 4시간 동안 습기 분위기에서 항온배양하였다. 디메틸 설폭사이드를 각 웰에 첨가하여 MTT를 완전히 용해시켰다. 각 웰의 광학밀도(OD)를 마이크로플레이트 리더기(microplate reader, Elisa, Synergy HT, Bio-Tek instruments, USA) 내에서 590nm 파장에서 분석하였다(reference 파장 620nm). 각의 지지체 여섯 종들을 각각의 항온배양 기간 동안 시험하고, 각 시험 결과를 삼중분석법을 수행하였다. 그 결과를 광학밀도 단위들로 취합하였다.In order to evaluate the osteoblast proliferation capacity of each of the prepared organic-inorganic complex scaffolds, MG-63 osteoblast-like cells (American Type Culture Collection, No. CRL-1427, USA) were used in DMEM (Dulbeccos's Modified Eagle Medium, Gibco, USA). The cells were cultured in medium containing FBS (fetal bovin serum) and 1% penicillin / streptomycin (P / S Hyclone, USA). The supports were preliminarily infiltrated in the culture medium for at least 48 hours, left in well plates and sterilized using ultraviolet light. Osteoblast adhesion and proliferation were assessed using methyl thiazolyl tetrazolium (MTT) assay. The MG-63 cells described above were seeded directly on the support at a concentration of 5 × 10 4 cells / ml. The support seeded with the cells was incubated with 5% (v / v) CO 2 in a 37 ° C. thermostat. Cell adhesion was observed 4 hours after sowing and cell proliferation was assessed over 1, 4 and 7 days. Briefly, complex-cell constructs were left in MTT containing culture medium and incubated at 37 ° C. for 4 hours in a humid atmosphere. Dimethyl sulfoxide was added to each well to completely dissolve the MTT. The optical density (OD) of each well was analyzed at 590 nm wavelength (reference wavelength 620 nm) in a microplate reader (Elisa, Synergy HT, Bio-Tek instruments, USA). Six species of each scaffold were tested during each incubation period and each test result was subjected to triple assay. The results were collected in optical density units.

(2) 세포 형태 (2) cell morphology

MG-63 조골유사 세포를 지지체의 생체적합성 평가를 위해 이용하였다. 5 × 104 cells을 함유하는 약 50㎕의 배양배지를 24-웰 배양 플레이트 내의 다공성 지지체 상에 파종하였다. 세포들을 4시간 동안 지지체에 부착시키고, 이후로 새로운 배양배지 1㎖를 각 웰에 첨가하고 세포들을 습기 분위기 내에서 1, 4 또는 7일 동안 항온배양하였다(37℃, 5% CO2). 복합체 지지체 상의 세포 형태를 SEM(Hitachi, S-4300SE, Japan)을 이용하여 관찰하였다. 다른 배양시간후, 지지체-세포 구조체들을 PBS 용액으로 두 번 세척하고 PBS 내의 4% 포르말린(pH 7.4)으로 20분 동안 고착시켰다. 이를 PBS 용액을 두 번 세척하고 에탄올 농도를 달리하면서(50, 60, 70, 80, 90 및 100% v/v) 3분 동안 각각의 농도로 탈수하였다. 각 종을 데시케이터 중 에서 밤샘 공기건조하였다. 건조된 종들을 구리 표본 스터브(copper specimens stubs) 상에 점착시키고 SEM 관측을 위해 금(gold)로 증착코팅하였다.MG-63 osteoblastic cells were used for the biocompatibility evaluation of the support. About 50 μl of culture medium containing 5 × 10 4 cells was seeded onto the porous support in a 24-well culture plate. Cells were attached to the support for 4 hours, after which 1 mL of fresh culture medium was added to each well and cells were incubated for 1, 4 or 7 days in a humid atmosphere (37 ° C., 5% CO 2 ). Cell morphology on the complex support was observed using SEM (Hitachi, S-4300SE, Japan). After another incubation time, the support-cell constructs were washed twice with PBS solution and fixed with 4% formalin (pH 7.4) in PBS for 20 minutes. This was washed twice with PBS solution and dehydrated at each concentration for 3 minutes with varying ethanol concentrations (50, 60, 70, 80, 90 and 100% v / v). Each species was air dried overnight in a desiccator. The dried species were adhered onto copper specimen stubs and deposited coated with gold for SEM observation.

통계학적 분석Statistical analysis

통계학적 분석을 ANOVA(one-way analysis of variance)를 이용하여 수행하였다. 모든 결과는 평균 ± 표준편차로 표시하였다. 유의수준은 p 〈 0.05으로 통계적 유의수준을 판단하였다. 시판되는 SPSS 소프트웨어(ver. 11.0, Standard Software Package, USA)를 이용하여 Fisher's LSD 방법으로 처리하였다. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA). All results are expressed as mean ± standard deviation. The statistical significance level was determined as p <0.05. Commercially available SPSS software (ver. 11.0, Standard Software Package, USA) was used for Fisher's LSD method.

결과result

(1) 복합체의 기공 구조(1) pore structure of the composite

실시예 1로부터 얻어진 3차원 복합체의 사진을 도 4로 첨부하였다. 도 4의 결과로부터, 양호하게 내부적으로 결합되어 균일하게 분산된 기공을 갖는 지지체가 얻어졌음을 확인할 수 있다. The photograph of the three-dimensional composite obtained from Example 1 is attached to FIG. 4. From the results of FIG. 4, it can be seen that a support having goodly internally bonded and uniformly dispersed pores was obtained.

또한 SEM 이미지를 도 5에 나타내었는바, 도 5의 (a)는 평면에서 관찰한 사진이고 (b)는 단면을 관찰한 이미지이다. 이 결과로부터, 복합체의 기공 크기는 수직 방향에서는 400-500㎛이고 수평방향에서는 300㎛이며, 삼차원적으로 내부결합된 기공을 가짐을 알 수 있다. 표면 미세 구조 형상과 관련되어 도 6에 SEM 이미지를 첨부하였는바, 이 결과로부터 복합체는 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있다. 매끈한 표면은 PCL 매트릭스 내에 나노크기의 생체재료(n-HA)가 미세하고 양호하게 분포된 결과라 할 것이다. 나노입자는 복합체 표면에 고유한 크기와 형상을 유지하면서 노출되어 있음을 확인할 수 있다.In addition, the SEM image is shown in Figure 5, Figure 5 (a) is a photograph observed in the plane and (b) is an image observed in the cross section. From this result, it can be seen that the pore size of the composite is 400-500㎛ in the vertical direction, 300㎛ in the horizontal direction, has a three-dimensional internally bonded pores. The SEM image is attached to FIG. 6 in relation to the surface microstructure shape, indicating that the composite has a smooth surface. The smooth surface would be the result of fine and good distribution of nano-sized biomaterials (n-HA) in the PCL matrix. It can be seen that the nanoparticles are exposed while maintaining their unique size and shape on the surface of the composite.

조직 공학에 있어서, 지지체는 이식된 세포를 위한 일시적인 담체로서 사용된다. 따라서 지지체는 세포가 성장하여 새로운 조직을 형성하는 데 있어 적합한 공간을 제공하여야만 한다. 세포 성장과 새로운 조직 생성은 지지체의 기공도, 기공 크기 및 재료에 따라 달라질 수 있다. 내부적으로 연결된 기공 망상구조는 또한 세포의 내부성장, 혈관신생(vascularization) 및 기능 확산(nutrient diffusion)을 위해 필수적이다. In tissue engineering, the scaffold is used as a temporary carrier for transplanted cells. Thus, the scaffold must provide a suitable space for the cells to grow and form new tissue. Cell growth and new tissue production may vary depending on the porosity, pore size and material of the support. Internally linked pore networks are also essential for cell internal growth, vascularization and nutrient diffusion.

본 발명에 따르면 성공적으로 다공성 복합체 지지체를 제작할 수 있었다. 이로써 유무기 복합체 지지체를 골 조직 공학 분야에 응용가능함을 알 수 있다. According to the present invention it was possible to successfully produce a porous composite support. It can be seen that the organic-inorganic complex support is applicable to the field of bone tissue engineering.

(2) 기계적 특성 및 친수성 (2) mechanical properties and hydrophilicity

유무기 복합체 지지체의 압축 모듈러스는 3.2± 0.1 Mpa이었고 기공도는 72.2± 0.3%이었다(유의수준 p 〈 0.01). 이와 같은 결과는 나노크기의 생체재료 입자가 양호하게 분산된 결과라 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 유무기 복합체 지지체는 골 치환체용 후보재로 고려될 수 있음을 알 수 있다.The compressive modulus of the organic-inorganic composite support was 3.2 ± 0.1 Mpa and the porosity was 72.2 ± 0.3% (significance level p <0.01). These results can be said to be the result of good dispersion of nano-sized biomaterial particles. Therefore, it can be seen that the organic-inorganic composite support according to the present invention can be considered as a candidate for bone substitute.

한편 유무기 복합체의 초기 수접촉각은 30ㅀ로, 물에 대한 흡수능이 우수함을 알 수 있다. 이는 친수성이 우수한 것이며, 이러한 결과는 복합체 표면에 노출된 나노크기의 입자들의 높은 표면적에 기인한 것으로 보인다. Wei 등은 소수성 표면보다 친수성 표면을 갖는 것이 세포 부착, 분화 및 증식에 있어서 더 좋은 것으 로 보고하였다(Jianhua Wei, Masao Yoshinari. Adhesion of mouse fibroblasts on hexamethydisiloxane surfaces with wide range of wettability. J Biomed Mater Res Part B 2007; 81B; 66-75 참조). 또한 Yang 등은 파이브로넥틴(fibronectin)의 흡수에 있어서 재료 보조제의 친수성은 생체외 조골세포 부착에 필수적인 것으로 보고하였다(Yang M, Zhu S. Studies on bone marrow stromal cells affinity of poly(3-hydrocybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate 참조). 따라서, 본 발명에 따른 유무기 복합체의 친수성 표면은 세포 부착과 증식을 촉진할 수 있다. On the other hand, the initial water contact angle of the organic-inorganic composite is 30 ㅀ, it can be seen that the excellent water absorption ability. This is an excellent hydrophilicity, and this result seems to be due to the high surface area of nanosize particles exposed to the composite surface. Wei et al. Reported that having hydrophilic surfaces rather than hydrophobic surfaces is better for cell attachment, differentiation and proliferation (Jianhua Wei, Masao Yoshinari.Adhesion of mouse fibroblasts on hexamethydisiloxane surfaces with wide range of wettability.J Biomed Mater Res Part B 2007; 81B; 66-75). Yang et al. Also reported that the hydrophilicity of material supplements is essential for in vitro osteoblast adhesion in the absorption of fibronectin (Yang M, Zhu S. Studies on bone marrow stromal cells affinity of poly (3-hydrocybutyrate-). Thus, the hydrophilic surface of the organic-inorganic complex according to the present invention can promote cell adhesion and proliferation.

(3) 세포 부착 및 증식(3) cell adhesion and proliferation

MG-63 조골 유사 세포들의 부착 및 증식을 MTT 분석을 이용하여 평가한 결과를 도 8로 나타내었다. 도 8의 결과에 따르면 유무기 복합체 지지체 상에 조골세포의 부착이 잘 되었음을 알 수 있다. 또한 1, 4 및 7일의 OD값을 비교하여 보면 시일의 경과에 따라 조골세포의 증식이 빨라지는 것을 알 수 있다. Adhesion and proliferation of MG-63 osteoblast-like cells are shown in FIG. 8 by evaluation using MTT assay. According to the results of Figure 8 it can be seen that the adhesion of osteoblasts on the organic-inorganic complex support. In addition, when comparing the OD value of 1, 4 and 7 days, it can be seen that the osteoblasts proliferate faster with the passage of time.

또한 유무기 복합체 지지체 상에서 MG-63 세포의 부착 및 증식은 지지체의 표면 구조와 관련이 있는 것으로 보인다. 나노크기의 생체재료는 작은 크기와 큰 비표면적을 갖기 때문에 셀 부착을 촉진하는 특별한 표면 특징을 가지며, 또한 나노크기의 입자의 친수성 표면은 세포 부착과 증식을 촉진한다. The adhesion and proliferation of MG-63 cells on the organic-inorganic complex support also appears to be related to the surface structure of the support. Because nanoscale biomaterials have a small size and a large specific surface area, they have special surface characteristics that promote cell adhesion, and the hydrophilic surfaces of nanoscale particles also promote cell adhesion and proliferation.

(4) 세포 형태(4) cell morphology

도 9에는 7일 동안 배양된 유무기 복합체 지지체 상의 MG-63 세포의 형태학 적 구조의 SEM 미세구조를 보여준다. 도 9에 따르면 세포들은 지지체 표면에 고르게 분포되어 있고 표면에 친밀하게 접촉된 유착층(confluent layer)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 분산된 세포들은 또한 서로서로 물리적으로 접촉되어 유지되고 있다. 세포밀도 또한 높다. 유무기 복합체 지지체 상에서 배양된 세포들은 표면을 커버하는 조밀한 세포층을 형성함을 알 수 있다. Figure 9 shows the SEM microstructure of the morphological structure of MG-63 cells on the organic-inorganic complex support cultured for 7 days. According to Figure 9 it can be seen that the cells are evenly distributed on the surface of the support and a confluent layer in intimate contact with the surface is formed. The dispersed cells are also kept in physical contact with each other. Cell density is also high. It can be seen that the cells cultured on the organic-inorganic complex support form a dense cell layer covering the surface.

생체재료들의 생체활성과 생체적합성은 세포 접촉 및 증식 특성과 밀접하게 관련되어 있다. 본 발명에 따른 유무기 복합체 상에서 MG-63 세포들이 더 우수하게 성장하고 증식하며 또한 밀접하게 세포 매트릭스를 갖는 형태적 특징을 갖는다. Bioactivity and biocompatibility of biomaterials are closely related to cell contact and proliferation characteristics. The MG-63 cells grow better and proliferate on the organic-inorganic complex according to the present invention and also have a morphological feature with an intimate cell matrix.

일반적으로 생분해성 고분자는 소수성이며, 마찬가지로 PCL 또한 소수성이나, 과친수성인 수산화아파타이트를 첨가함에 따라 세포의 부착과 증식이 향상된다. n-HA/PCL은 세포부착을 위해 젖음성(wettability)이 우수한데, 이는 n-HA 입자의 비표면적이 크기 때문이다. 이에 따라 세포 증식 또한 보다 적합한 것이다. Generally, biodegradable polymers are hydrophobic, and likewise, PCL is also hydrophobic, but the addition of hyperhydrophilic apatite improves cell adhesion and proliferation. n-HA / PCL has good wettability for cell adhesion because of the large specific surface area of n-HA particles. Cell proliferation is thus also more suitable.

실험예 2. n-CS/PCL 복합체에 대한 평가Experimental Example 2 Evaluation of n-CS / PCL Complex

기계적 특성, 생분해성 및 친수성Mechanical properties, biodegradability and hydrophilicity

(1) 제조된 칼슘실리케이트/PCL 유무기 복합체(이하, n-CPC) 시편(규격: 10 × 10× 10 ㎣)의 기계적 강도를 일정 이송속도(2mm/min)에서 압축 시험을 이용하여 상온에서 측정하였다. 지그들은 복합체 시편에 균일한 하중을 제공하도록 특별히 디자인된 것이고, Bionix 858.20(MTS Systems Corp., Eden Prairie, USA 제품)을 이용하여 시험을 수행하였다. 압축 강도와 탄성 모듈러스를 응력-인장 곡선의 선형 범위 내에서 계산하였다. 시험은 5개 종에 대한 네 개를 시험하였고 그 결과의 평균을 산출하였다. (1) Mechanical strength of the prepared calcium silicate / PCL organic-inorganic composite (hereinafter n-CPC) specimen (standard: 10 × 10 × 10 kPa) at room temperature using compression test at constant feed rate (2mm / min) Measured. The jigs were specially designed to provide uniform loads on the composite specimens and were tested using Bionix 858.20 (MTS Systems Corp., Eden Prairie, USA). Compressive strength and elastic modulus were calculated within the linear range of the stress-tensile curve. The test tested four of five species and averaged the results.

(2) 인산염 완충 염수(PBS; pH 7.4) 중에서 분해되는 동안 10 × 10× 10 ㎣ 규격의 시험 종에 있어서의 중량손실을 특정 시험 기간 동안 항온배양 후 건조 중량의 변화를 이용하여 측정하였다. 각 시험기간 동안, 시험종들은 제거하고, 증류수로 씻어내고 1주일 동안 진공 오븐 내에서 건조하였다. 나타난 모든 값들은 세 개 종들의 평균이다. 중량손실의 백분율은 다음 식에 의해 계산된다. (2) The weight loss in test species of 10 × 10 × 10 mm 3 specification during degradation in phosphate buffered saline (PBS; pH 7.4) was measured using the change in dry weight after incubation for the specified test period. During each test period, the test species were removed, washed with distilled water and dried in a vacuum oven for one week. All values shown are the average of all three species. The percentage of weight loss is calculated by the following equation.

중량손실율(%) = 100 × (W0 - Wt)/W0 Weight loss rate (%) = 100 × (W 0 -W t ) / W 0

상기 식에서, W0은 시작 시점의 중량이고 Wt는 해당 시간 t에서의 건조중량이다. Wherein W 0 is the weight at the start and W t is the dry weight at that time t.

(3) 규격 10 × 10× 10 ㎣ 의 표면 젖음성은 접촉각 측정장치(SEO 300A, Surface and Electro-Optics, Korea)를 이용하여 표면 상에서의 물방울의 접촉각을 측정함으로써 결정하였다. 마이크로-시린지(Perfecktim, Popper & Sons, Japan)를 이용하여, 10㎕ 물방울을 각 샘플 상의 세 군데에 떨어뜨리고 30초 후 접촉각을 측정하였다. 각 결과는 각 시험당 5개의 접촉각에 대한 네개의 평균± 표준편차로 나타낸 것이다. (3) The surface wettability of standard 10 × 10 × 10 mm 3 was determined by measuring the contact angle of water droplets on the surface using a contact angle measuring device (SEO 300A, Surface and Electro-Optics, Korea). Using a micro-syringe (Perfecktim, Popper & Sons, Japan), 10 [mu] l droplets were dropped in three places on each sample and the contact angle was measured after 30 seconds. Each result is expressed as four means ± standard deviations for five contact angles for each test.

SBF 내에 시편 침적 및 이온농도 측정Specimen deposition and ion concentration measurement in SBF

n-CPC의 시험관내 생체활성은 SBP 내에서 이들 표면 상에 아파타이트가 형성 되는 것을 시험하여 평가하였다. In vitro bioactivity of n-CPC was assessed by testing for the formation of apatite on these surfaces in SBP.

SBF는 인간 혈액내에서 발견되는 것과 유사한 이온 농도를 갖는다. SBF는 이온교환 증류수 내에서 시료급의 NaCl, NaHCO3, KCl, K2HPO4·3H2O, MgCl2·6H2O, CaCl2 및 Na2SO4을 용해시켜 제조하였다. SBF has an ion concentration similar to that found in human blood. SBF was prepared by dissolving sample grade NaCl, NaHCO 3 , KCl, K 2 HPO 4 · 3H 2 O, MgCl 2 · 6H 2 O, CaCl 2 and Na 2 SO 4 in ion-exchanged distilled water.

다음 표 1은 SBF 용액 중의 이온 농도와 인간 혈액 중의 이온농도를 나타낸 것으로, 이때 용액은 트리스(하이드록시메틸)아미노메탄((CH2OH)2CNH2)와 1M HCl로써 pH 7.4로 완충되었다(37℃에서). Table 1 below shows the ion concentration in SBF solution and the ion concentration in human blood, where the solution was buffered to pH 7.4 with tris (hydroxymethyl) aminomethane ((CH 2 OH) 2 CNH 2 ) and 1M HCl ( At 37 ° C).

이온 농도(mM)Ion concentration (mM) Na+ Na + K+ K + Mg2 + Mg 2 + Ca2 + Ca 2 + Cl- Cl - HCO3 - HCO 3 - HPO4 2 - HPO 4 2 - SO4 2 - SO 4 2 - SBFSBF 142.0142.0 5.05.0 1.51.5 2.52.5 147.8147.8 4.24.2 1.01.0 0.50.5 혈액blood 142.0142.0 5.05.0 1.51.5 2.52.5 103.0103.0 27.027.0 1.01.0 0.50.5

시편 규격 10 × 10× 10 ㎣ 되도록 절단하고, 다이아몬드 페이스트로써 갈아낸 다음 증류수로 세척, 상온에서 진공으로 건조하고, 그리고 37℃에서 1, 3, 5, 7 및 14일 동안 교반 또는 SBF 용액의 refresh 없이 SBF 30㎖ 중에 침적시켰다. 침적 후, 각 시편들을 SBF 용액으로부터 제거하고, 증류수로 가볍게 세척하고 상온에서 건조하였다. 복합체 표면 상에 형성된 아파타이트의 형태 및 조성을 Hitachi S-4300SE 전계방출-주사전자현미경(FE-SEM) 하에서 에너지-분산 X-선 분광기(EDS)로써 모니터링하였다. 각 시험시점에서, SBF 용액 중의 칼슘, 인 및 규소의 이온농도를 ICP-AES(Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy)를 이용하여 측정하였다. Cut to specimen size 10 × 10 × 10 mm 3, grind with diamond paste, wash with distilled water, dry under vacuum at room temperature, and stir or refresh SBF solution for 1, 3, 5, 7 and 14 days at 37 ° C. It was deposited in 30 ml SBF without. After immersion, each specimen was removed from the SBF solution, washed lightly with distilled water and dried at room temperature. The morphology and composition of the apatite formed on the surface of the composite was monitored by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) under Hitachi S-4300SE field emission-scanning electron microscope (FE-SEM). At each test point, the ion concentrations of calcium, phosphorus and silicon in the SBF solution were measured using Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES).

세포 부착, 성장 및 증식Cell adhesion, growth and proliferation

세포 부착과 증식을 조사하기 위해, 규격 10 × 10× 10 ㎣의 n-CPC 조밀 시편을 에탄올 중에서 초음파처리하고 자외선을 이용하여 살균하였다. 세포 부착시험을 위해, MG-63 조골유사 세포(American Type Culture Collection, No. CRL-1427, USA)를 DMEM(Dulbeccos's Modified Eagle Medium, Gibco, USA)에 10%의 FBS(fetal bovin serum)과 1%의 페니실린/스트렙토마이신(P/S Hyclone, USA)을 첨가한 배지 중에서 배양하였다. 지지체들을 적어도 48시간 동안 배양 배지 중에 예비적으로 침윤시키고, 웰 플레이트내에 정치시킨 후 자외선을 이용하여 살균하였다. 조골세포 점착 및 증식을 메틸 티아졸릴 테트라졸륨(MTT) 분석을 이용하여 평가하였다. 상기한 MG-63 세포들을 지지체 상에 2× 103 cell/㎖ 농도로 직접적으로 파종하였다. 세포를 파종한 지지체를 37℃ 항온조 내에서 5%(v/v) CO2로써 배양하였다. 세포 부착은 파종 후 4시간에서 관찰하였고, 세포의 증식을 1, 4 및 7일에 걸쳐서 평가하였다. 간략히, 복합체-세포 구조체를 MTT 함유 배양 배지 내에 정치시키고 37℃에서 4시간 동안 습기 분위기에서 항온배양하였다. 디메틸 설폭사이드를 각 웰에 첨가하여 MTT를 완전히 용해시켰다. 각 웰의 광학밀도(OD)를 마이크로플레이트 리더기(microplate reader, Elisa, Synergy HT, Bio-Tek instruments, USA) 내에서 590nm 파장에서 분석하였다(reference 파장 620nm). 각의 지지체 여섯 종들을 각각의 항온배양 기간 동안 시험하고, 각 시험 결과를 삼중분석법을 수행하였다. 그 결과를 광학밀도 단위들로 취합하였다.To examine cell adhesion and proliferation, n-CPC dense specimens of standard 10 × 10 × 10 mm 3 were sonicated in ethanol and sterilized using ultraviolet light. For cell adhesion testing, MG-63 osteoblastic cells (American Type Culture Collection, No. CRL-1427, USA) were added to DMEM (Dulbeccos's Modified Eagle Medium, Gibco, USA) with 10% fetal bovin serum (FBS). Cultivation was done in medium containing% penicillin / streptomycin (P / S Hyclone, USA). The supports were preliminarily infiltrated in the culture medium for at least 48 hours, left in well plates and sterilized using ultraviolet light. Osteoblast adhesion and proliferation were assessed using methyl thiazolyl tetrazolium (MTT) assay. The MG-63 cells described above were seeded directly on the support at a concentration of 2 × 10 3 cells / ml. The support seeded with the cells was incubated with 5% (v / v) CO 2 in a 37 ° C. thermostat. Cell adhesion was observed 4 hours after sowing and cell proliferation was assessed over 1, 4 and 7 days. Briefly, complex-cell constructs were left in MTT containing culture medium and incubated at 37 ° C. for 4 hours in a humid atmosphere. Dimethyl sulfoxide was added to each well to completely dissolve the MTT. The optical density (OD) of each well was analyzed at 590 nm wavelength (reference wavelength 620 nm) in a microplate reader (Elisa, Synergy HT, Bio-Tek instruments, USA). Six species of each scaffold were tested during each incubation period and each test result was subjected to triple assay. The results were collected in optical density units.

알칼리성 포스파아타제 활성Alkaline phosphatase activity

알칼리성 인산염(ALP) 활성도를 평가하기 위해, 5× 104 hMSCs(human mesenchymal stem cells, Cambrex Bio Science Walkersville, Inc., Walkersvill, USA)을 규격 10 × 10× 10 ㎣의 n-CPC 조밀 시편 상에 파종하고, ALP 활성도를 1, 4, 및 7 일상에서 측정하였다. 세포를 파종하기 전에, 지지체들을 75% 농도의 에탄올 용액 중에 60분 동안 침적시키고 PBS로 용해하였다; 이 공정에 후속하여 시편에 0.1% 트리톤 X-100(Triton X-100)을 함유하는 세포 리시스 완충액을 첨가하고 -20℃까지 동결하였다. 동결된 시편들을 37℃에서 5분 동안 녹이고 ALP kit 104에 따라 ALP 활성도를 측정하였다. 샘플 50㎖를 0.5nM MgCl2(pH 9.8)을 함유하는 1M 디에탄올아민 완충액 중의 p-니트로페놀(1mg/㎖)과 함께 혼합하고 37℃에서 15분 동안 벤치 쉐이커 상에서 항온하였다. 반응 혼합물 100㎖ 당 3N NaOH 25㎖에 첨가하여 반응을 중단시켰다. 세포수는 Quant-iT(tm) Pico-Green dsDNA 시약 키트(Molecular Probes, Engene, USA)를 이용하여 DNA 함량을 측정함으로써 결정하였다. 샘플 DNA를 Synergy HT Multi-Detection Microplate Reader (BioTek, VT, USA)로써 형광을 측정하여 정량화하였다(여기파장 480nm, 방출파장 520nm에서). 효소 활성은 405nm에서 흡광도를 측정하여 정량화하였고, ALP 활성도는 총 DNA 함량에 대한 노말화(normalizing) 후 표준 곡선으로부터 산출하였다. 결과는 DNA 나노그램 당 분당 생산된 p-니트로페놀의 나노콜로써 표현하였다.To assess alkaline phosphate (ALP) activity, 5 × 10 4 hMSCs (human mesenchymal stem cells, Cambrex Bio Science Walkersville, Inc., Walkersvill, USA) were placed on n-CPC dense specimens of standard 10 × 10 × 10 mm 3. Seeds and ALP activity were measured at 1, 4, and 7 routines. Before seeding the cells, the supports were soaked in 75% ethanol solution for 60 minutes and lysed with PBS; Subsequent to this process, the cell lysis buffer containing 0.1% Triton X-100 was added to the specimen and frozen to -20 ° C. Frozen specimens were thawed at 37 ° C. for 5 minutes and ALP activity was measured according to ALP kit 104. 50 ml of sample were mixed with p-nitrophenol (1 mg / ml) in 1 M diethanolamine buffer containing 0.5 nM MgCl 2 (pH 9.8) and incubated on a bench shaker at 37 ° C. for 15 minutes. The reaction was stopped by addition to 25 mL 3N NaOH per 100 mL reaction mixture. Cell number was determined by measuring DNA content using Quant-iT (tm) Pico-Green dsDNA reagent kit (Molecular Probes, Engene, USA). Sample DNA was quantified by measuring fluorescence with Synergy HT Multi-Detection Microplate Reader (BioTek, VT, USA) (excitation wavelength 480 nm, emission wavelength 520 nm). Enzyme activity was quantified by measuring absorbance at 405 nm, and ALP activity was calculated from standard curves after normalizing to total DNA content. The results were expressed as nanocols of p-nitrophenol produced per minute per nanogram of DNA.

세포 형태 Cell morphology

MG-63 조골유사 세포를 지지체의 생체적합성 평가를 위해 이용하였다. 5× 104 cells을 함유하는 약 50㎕의 배양배지를 24-웰 배양 플레이트 내의 다공성 지지체 상에 파종하였다. 세포들을 4시간 동안 지지체에 부착시키고, 이후로 새로운 배양배지 1㎖를 각 웰에 첨가하고 세포들을 습기 분위기 내에서 1, 4 또는 7일 동안 항온배양하였다(37℃, 5% CO2). 복합체 지지체 상의 세포 형태를 SEM(Hitachi, S-4300SE, Japan)을 이용하여 관찰하였다. 다른 배양시간후, 지지체-세포 구조체들을 PBS 용액으로 두 번 세척하고 PBS 내의 4% 포르말린(pH 7.4)으로 20분 동안 고착시켰다. 이를 PBS 용액을 두 번 세척하고 에탄올 농도를 달리하면서(50, 60, 70, 80, 90 및 100% v/v) 3분 동안 각각의 농도로 탈수하였다. 각 종을 데시케이터 중에서 밤샘 공기건조하였다. 건조된 종들을 구리 표본 스터브(copper specimens stubs) 상에 점착시키고 SEM 관측을 위해 금(gold)로 증착코팅하였다. MG-63 osteoblastic cells were used for the biocompatibility evaluation of the support. About 50 μl of culture medium containing 5 × 10 4 cells was seeded onto the porous support in a 24-well culture plate. Cells were attached to the support for 4 hours, after which 1 mL of fresh culture medium was added to each well and cells were incubated for 1, 4 or 7 days in a humid atmosphere (37 ° C., 5% CO 2 ). Cell morphology on the complex support was observed using SEM (Hitachi, S-4300SE, Japan). After another incubation time, the support-cell constructs were washed twice with PBS solution and fixed with 4% formalin (pH 7.4) in PBS for 20 minutes. This was washed twice with PBS solution and dehydrated at each concentration for 3 minutes with varying ethanol concentrations (50, 60, 70, 80, 90 and 100% v / v). Each species was air dried overnight in a desiccator. The dried species were adhered onto copper specimen stubs and deposited coated with gold for SEM observation.

통계학적 분석Statistical analysis

통계학적 분석은 ANOVA(one-way analysis of variance)를 이용하여 수행하였다. 모든 결과는 평균 ± 표준편차로 표시하였다. 유의수준은 p 〈 0.05으로 통계적 유의수준을 판단하였다. 시판되는 SPSS 소프트웨어(ver. 11.0, Standard Software Package, USA)를 이용하여 Fisher's LSD 방법으로 처리하였다. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA). All results are expressed as mean ± standard deviation. The statistical significance level was determined as p <0.05. Commercially available SPSS software (ver. 11.0, Standard Software Package, USA) was used for Fisher's LSD method.

결과result

(1) 기계적 특성, 친수성 및 분해성(1) mechanical properties, hydrophilicity and degradability

다음 표 2에 n-CS 함량에 따른 n-CPC의 압축강도와 탄성 모듈러스 값을 나타내었다. Table 2 shows the compressive strength and modulus of elasticity of n-CPC according to n-CS content.

압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 탄성 모듈러스(MPa)Elastic Modulus (MPa) PCLPCL 37± 237 ± 2 191±8191 ± 8 CS (20%)CS (20%) 43± 143 ± 1 345±21345 ± 21 CS (40%)CS (40%) 54± 1.554 ± 1.5 537±24537 ± 24 Cs (60%)Cs (60%) 37± 337 ± 3 246±12246 ± 12

상기 표 2의 결과로부터, CS 함량이 40%일 때 기계적 강도가 가장 우수하였던바, 이에 CS를 40% 함유하는 n-CPC에 대해 각기 다른 항온조 시간에서의 PBS 중에서의 중량변화를 도 12로 나타내었다. From the results in Table 2, the mechanical strength was the best when the CS content is 40%, the weight change in PBS at different incubation time for n-CPC containing 40% CS is shown in Figure 12 It was.

도 12의 결과로부터, 항온 12주 후 n-CPC의 중량손실율은 30%임을 알 수 있다. PCL의 경우는 초기 중량으로부터 분해성 시험의 끝점(12주)에서의 중량손실율이 2.1% 정도이다. 12, it can be seen that after 12 weeks of constant temperature, the weight loss rate of n-CPC is 30%. In the case of PCL, the weight loss rate at the end point (12 weeks) of the degradability test from the initial weight is about 2.1%.

한편 다음 표 3에는 복합체 시편 표면의 수-접촉각을 측정한 결과를 나타내었다.Meanwhile, Table 3 shows the results of measuring the contact angle of the surface of the composite specimen.

n-CPC 접촉각(°)n-CPC contact angle (°) PCLPCL 77.5±0.877.5 ± 0.8 CS 20% 함유Contains 20% CS 59.2±1.259.2 ± 1.2 CS 40% 함유Contains 40% CS 26.7±0.926.7 ± 0.9 CS 60% 함유Contains 60% CS 00

상기 표 3의 결과로부터 n-CS의 함량이 증가함에 따라 접촉각은 유의적으로 작아짐을 알 수 있는바, 이는 친수성이 증가된 것을 나타낸다. It can be seen from the results of Table 3 that the contact angle becomes significantly smaller as the content of n-CS increases, indicating that the hydrophilicity is increased.

(2) SBF 중에서 아파타이트 생성(2) Apatite Production in SBF

n-CPC의 생체외 생체활성은 SBF 중에서 샘플들을 침적시킴으로써 조사하였다. 도 13은 SBF에 침적하기 전 n-CPC의 표면특성을 보여준다. In vitro bioactivity of n-CPC was investigated by depositing samples in SBF. Figure 13 shows the surface properties of n-CPC before deposition on SBF.

도 14에는 SBF 중에 14일 동안 침적한 후 n-CPC의 SEM 이미지를 보여주는바, 본 이미지는 배율을 달리한 것으로 모두 14일 동안 SBF 중에 침적한 후의 표면 관찰사진이다. 도 14의 결과에 따르면 아파타이트 층이 전형적으로 구상의 그래뉼로 존재함을 알 수 있다. 배율을 크게함에 따라 n-CPC상에는 플레이크상의 아파타이트 결정들이 다량 존재함을 볼 수 있는데, 이러한 플레이크상의 아파타이트 결정은 대략 100-200nm의 길이와 대략 20-60nm의 폭을 가짐을 알 수 있다. n-CPC 플레이크상의 아파타이트층은 또한 조밀하게 패킹되어 있음을 알 수 있다. 또한 n-CPC상의 아파타이트 결정성 층은 컴팩트하고 균질함을 알 수 있다.14 shows a SEM image of n-CPC after 14 days of deposition in SBF. This image shows a photograph of the surface after deposition in SBF for 14 days with different magnifications. The results in FIG. 14 show that the apatite layer is typically in spherical granules. As the magnification increases, it can be seen that a large number of flake apatite crystals are present on the n-CPC. The flake apatite crystals have a length of about 100-200 nm and a width of about 20-60 nm. It can be seen that the apatite layer on the n-CPC flakes is also densely packed. It can also be seen that the apatite crystalline layer on n-CPC is compact and homogeneous.

EDS 스펙트럼은 SBF 중에 14일 동안 침적한 후 복합체 표면상에 형성된 아파타이트 층에 대해 시험하였다. 이를 도 15에 나타내었는바, 그 결과 칼슘과 인 피크 모두가 관찰되었다. n-CPC에 대한 Ca/P의 비는 1.63이었다. 이는 Ca/P의 비가 1.67인 하이드록시아파타이트와 유사한 값이다. EDS spectra were tested for apatite layers formed on the composite surface after 14 days of deposition in SBF. This is illustrated in FIG. 15, and as a result, both calcium and phosphorus peaks were observed. The ratio of Ca / P to n-CPC was 1.63. This is similar to hydroxyapatite with a Ca / P ratio of 1.67.

(3) SBF 중의 이온 농도 변화(3) Ion concentration change in SBF

칼슘, 인 및 규소의 원소 농도의 변화는 시편들을 다양한 기간 동안 SBF 중에 침적시킨 후 SBF 중에서 관찰하였다. 그 결과를 도 16으로 나타내었다. Changes in elemental concentrations of calcium, phosphorus and silicon were observed in SBF after specimens were deposited in SBF for various periods of time. The result is shown in FIG.

도 16의 결과에 따르면 모든 시편에 있어서, 칼슘과 규소 농도가 3일까지는 증가되고, 그 이후로 14일까지는 보다 느린 속도로 증가를 지속함을 알 수 있다. 또한 Ca과 Si 농도가 증가되는 것과는 대조적으로 P 이온 농도는 침적 기간 동안 점진적으로 감소됨을 알 수 있다. According to the results of FIG. 16, in all specimens, calcium and silicon concentrations were increased up to 3 days, and then increased at a slower rate until 14 days thereafter. In addition, in contrast to the increase in the Ca and Si concentration it can be seen that the P ion concentration gradually decreases during the deposition period.

(4) 세포 부착(4) cell adhesion

MTT 분석은 다양한 물질에 대해 부착되는 상대적인 세포의 수를 분석하는 데 이용되는데, 이는 광학 밀도 흡광도치가 복합체 상의 상대적인 세포수의 지시자로써 이용될 수 있기 때문이다. 세포 부착은 순수 PCL 및 n-CPC 상에서 각각 배양된 MG63 세포의 MTT 분석을 이용하여 평가하였다. 이때 대조구는 조직 배양 플레이트이다. 그 결과를 도 17에 나타내었다. MTT analysis is used to analyze the relative number of cells attached to various materials, because the optical density absorbance value can be used as an indicator of the relative cell number on the complex. Cell adhesion was assessed using MTT analysis of MG63 cells cultured on neat PCL and n-CPC, respectively. The control is a tissue culture plate. The results are shown in FIG.

도 17의 결과에 따르면 세포부착 후 시간의 경과에 따라 흡광도치는 현저히 커짐을 알 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 n-CPC 시편들은 이들 표면상에 세포를 부착하고 세포 성장을 촉진하는 데 유용함을 보여준다. According to the results of FIG. 17, it can be seen that the absorbance is significantly increased with time after the cell attachment. These results show that the n-CPC specimens according to the invention are useful for attaching cells on these surfaces and promoting cell growth.

(5) 세포 성장 및 증식(5) cell growth and proliferation

n-CPC 상에 배양된 MG63 조골유사 세포의 증식 또한 상술한 것과 같은 이유로 MTT 분석법을 이용하여 평가하였다. 그 결과를 도 18에 나타내었다. Proliferation of MG63 osteoblastic cells cultured on n-CPC was also assessed using the MTT assay for the same reasons as described above. The results are shown in FIG.

도 18의 결과에 따르면 배양 시간이 경과함에 따라 OD값도 현저히 커짐을 보여주는데, 이러한 결과는 n-CPC가 세포 성장 및 세포 증식을 촉진할 수 있음을 보여준다. According to the results of FIG. 18, the OD value is also significantly increased as the incubation time passes. These results show that n-CPC may promote cell growth and cell proliferation.

또한 n-CPC 상에서 배양된 MG63 세포의 형태를 Phase Contrast Microscopy를 이용하여 관찰한 결과를 도 19에 나타내었다. 도 19의 마이크로그래프에 있어서 (a)는 배양 후 1일, (b)는 배양 후 4일, 그리고 (c)는 배양 후 7일에서 관찰한 결과를 보여주는데, 이로부터 n-CPC 상에서 1일 및 4일 배양된 후 세포는 성장하며 뻗어나감을 보여준다. 7일 후에, MG63 개체군은 명백히 증가함을 보이고, 세포증식이 정상이며 단층 세포들로써 융합됨을 알 수 있다. 이러한 결과들은 본 발명에 따른 복합체가 세포 형태, 증식에 부정적인 영향을 미치지 않고 또한 생체적합성에서 우수함을 보여준다. In addition, the results of morphology of MG63 cells cultured on n-CPC using Phase Contrast Microscopy are shown in FIG. 19. In the micrograph of FIG. 19, (a) shows the results observed at 1 day after the culture, (b) 4 days after the culture, and (c) 7 days after the culture. After 4 days incubation, the cells grow and show expansion. After 7 days, the MG63 population shows a clear increase and it can be seen that cell proliferation is normal and fused into monolayer cells. These results show that the complex according to the present invention has no negative effect on cell morphology, proliferation and is also excellent in biocompatibility.

(6) 세포 분화(6) cell differentiation

세포 분화는 1, 4 및 7일 배양에서의 hMSCs 중에서 ALP 활성도로써 평가하였다. 그 결과를 도 20에 나타내었다. Cell differentiation was assessed by ALP activity in hMSCs in 1, 4 and 7 day cultures. The result is shown in FIG.

도 20의 결과에 따르면, 1일과 4일에서 ALP는 저수준으로 나타났으나, 실질적으로 배양기간의 경과에 따라 ALP 활성도는 증가함을 보여주었다. n-CPC상의 세포는 7일에서 ALP 활성도가 가장 높은 수준을 보였는데, 이는 hMSCs가 7일에 가장 많이 분하됨을 나타낸다. According to the results of FIG. 20, ALP was shown to be low at 1 and 4 days, but ALP activity increased substantially with the culturing period. Cells on n-CPC showed the highest levels of ALP activity at 7 days, indicating that hMSCs were most degraded at 7 days.

(7) 세포 형태(7) cell morphology

도 21에 n-CPC 상에서 배양된 hMSCS의 형태학적 특성을 보이기 위한 SEM 사진을 보여주고 있다. 도 21에 있어서 (a)는 배양 4일, (b)는 7일의 결과이다. 21 shows a SEM photograph to show the morphological characteristics of hMSCS cultured on n-CPC. In Fig. 21, (a) is the result of 4 days of culture and (b) is the result of 7 days.

도 21의 결과로부터, 4일 후 세포는 우수하게 확장되고 뻗어나감을 알 수 있고 복합체 표면에 친밀하게 부착되어 존재함을 알 수 있다. From the results in FIG. 21, it can be seen that after 4 days, the cells are excellently expanded and extended and exist intimately attached to the complex surface.

7일 후, 복합체 표면 상에서 세포는 우수하게 뻗어자가고 표면과 친밀하게 결합된 융합층을 형성하고 뻗어나간 세포들은 서로서로 물리적으로 접촉된채로 유지됨을 알 수 있다. After 7 days, it can be seen that the cells on the complex surface stretch well and form a fusion layer intimately bound to the surface and the stretched cells remain in physical contact with each other.

도 1은 본 발명에 따라 얻어진 나노크기의 수산화아파타이트 입자의 투과전자현미경 사진.1 is a transmission electron micrograph of the nano-sized apatite hydroxide particles obtained according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따라 얻어진 나노크기의 수산화아파타이트 입자의 X-선 회절분석 결과를 시판되는 마이크로크기의 수산화아파타이트 입자와 대비한 그래프.2 is a graph comparing X-ray diffraction analysis results of nano-sized apatite hydroxide particles obtained according to the present invention with commercially-sized microsized apatite hydroxide particles.

도 3은 개량된 R.P. 시스템의 사진(a) 및 이를 이용한 복합체 지지체의 제작방법(b)을 보여주는 사진.3 shows an improved R.P. Photo (a) of the system and a photo showing the manufacturing method (b) of the composite support using the same.

도 4는 도 3의 실험장치에 의해 제작된 3차원 복합체 지지체의 사진.Figure 4 is a photograph of the three-dimensional composite support produced by the experimental apparatus of FIG.

도 5는 n-HA/PCL 복합체 지지체의 SEM 사진으로, (a)는 평면에서 관찰한 사진이고, (b)는 단면에서 관찰한 사진.Figure 5 is a SEM photograph of the n-HA / PCL complex support, (a) is a photograph observed in the plane, (b) is a photograph observed in the cross section.

도 6은 n-HA/PCL(실선=250nm)의 표면미세구조 형태에 대한 SEM 사진.6 is a SEM photograph of the surface microstructure morphology of n-HA / PCL (solid line = 250 nm).

도 7은 n-HA/PCL의 표면 친수성 평가 결과.7 shows the results of surface hydrophilicity evaluation of n-HA / PCL.

도 8은 n-HA/PCL 지지체의 MTT 분석 결과 그래프. 8 is a graph of MTT analysis of n-HA / PCL support.

도 9는 n-HA/PCL 지지체 상에 MG63 세포 배양 7일 후의 SEM 사진으로, (a)와 (b)는 배율을 달리한 것.Figure 9 is a SEM photograph 7 days after MG63 cell culture on the n-HA / PCL support, (a) and (b) is a different magnification.

도 10은 본 발명에 따라 얻어진 나노크기의 칼슘실리케이트 입자의 투과전자현미경 사진.10 is a transmission electron micrograph of the nano-sized calcium silicate particles obtained according to the present invention.

도 11은 본 발명에 따라 얻어진 나노크기의 칼슘실리케이트 입자의 X-선 회절분석 결과를 시판되는 마이크로크기의 수산화아파타이트 입자와 대비한 그래프.11 is a graph comparing the results of X-ray diffraction analysis of nanosized calcium silicate particles obtained according to the present invention with commercially available microsized apatite hydroxide particles.

도 12는 각기 다른 항온 시간에서의 PBS 중의 n-CPC(칼슘실리케이트 40% 함 유)의 중량변화를 도시한 그래프.12 is a graph showing the weight change of n-CPC (containing 40% calcium silicate) in PBS at different incubation times.

도 13은 SBF에 침적하기 전 n-CPC의 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진.FIG. 13 is a scanning electron micrograph of the surface of n-CPC before deposition on SBF. FIG.

도 14는 14일 동안 SBF에 침적한 n-CPC 시편에 대한 각기 다른 배율에 따른 주사전자현미경 사진.14 is a scanning electron micrograph at different magnifications for n-CPC specimens deposited in SBF for 14 days.

도 15는 14일 동안 SBF 중에 침적한 후 n-CPC 표면의 EDS 스펙트럼.FIG. 15 shows EDS spectra of n-CPC surfaces after immersion in SBF for 14 days.

도 16은 서로 다른 시간에서 SBF 중의 n-CPCdmlk 침적 후 Ca, Si 및 P의 농도변화 그래프(◆: Ca, ■: Ca, △: P).16 is a graph of concentration change of Ca, Si, and P after n-CPCdmlk deposition in SBF at different times (◆: Ca, ■: Ca, Δ: P).

도 17은 n-CPC 상의 MG63 세포의 초기 부착을 보여주는 결과 그래프. 17 is a result graph showing the initial attachment of MG63 cells on n-CPC.

도 18은 1, 4 및 7일 동안 n-CPC 상에서 배양된 MG63 세포들의 증식을 보여주는 그래프. 18 is a graph showing the proliferation of MG63 cells cultured on n-CPC for 1, 4 and 7 days.

도 19는 각기 다른 배양 기간 동안 n-CPC 상에서 배양된 MG63세포의 Phase Contrast Microscopy 사진((a) 배양기간 1일, (b) 배양기간 4일, (c) 배양기간 7일).Figure 19 is a Phase Contrast Microscopy photograph of MG63 cells cultured on n-CPC during different culture periods ((a) culture 1 day, (b) culture 4 days, (c) culture 7 days).

도 20은 1, 4 및 7일 동안 n-CPC 상에서 배양된 hMSCs의 ALP 활성도 그래프. 20 is a graph of ALP activity of hMSCs cultured on n-CPC for 1, 4 and 7 days.

도 21은 4일(a)과 7일(b)에서 n-CPC 표면 상에 파종된 hMSCs의 SEM 사진. FIG. 21 is an SEM image of hMSCs seeded on n-CPC surface at Days 4 (a) and 7 (b).

Claims (15)

나노크기의 생체재료 입자 슬러리를 준비하는 공정;Preparing a nano-sized biomaterial particle slurry; 이와는 별도로 생분해성 고분자 용액을 준비하는 공정; 및Separately preparing a biodegradable polymer solution; And 나노크기의 생체재료 입자 슬러리, 생분해성 고분자 용액 및 비점이 120℃ 이상인 유기용매를 혼합하고, 교반하면서 100℃ 내지 120℃ 온도범위에서 점진적으로 승온하면서 비점이 120℃ 이상인 유기용매의 비점까지 가열하여 수분을 제거하는 공정을 포함하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. A nano-sized biomaterial particle slurry, a biodegradable polymer solution, and an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or more are mixed, and gradually heated to a boiling point of an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or more while gradually heating in a temperature range of 100 ° C. to 120 ° C. with stirring. A method for producing a composite of a nano-sized biomaterial and a biodegradable polymer comprising a step of removing moisture. 제 1 항에 있어서, 후속적으로 캐스팅 공정; 및 진공 건조공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The process of claim 1 further comprising: a casting process; And a vacuum drying process further comprising a nanoscale biomaterial and a biodegradable polymer composite manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 나노크기의 생체재료 입자 슬러리는 인(P) 공급원과 칼슘(Ca) 공급원의 수용액을 준비하는 공정; 칼슘 공급원 수용액을 인 공급원 수용액과 혼합하여 알칼리 조건 하에서 80 내지 100 ℃에서 1.5 내지 2 시간 가열하고 24시간 내지 48시간 상온에서 반응시켜 인산칼슘계 침전물을 얻는 공정; 침전물을 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거하여 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자를 얻는 공정을 포함하여 얻어진 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The method of claim 1, wherein the nano-sized biomaterial particle slurry comprises the steps of preparing an aqueous solution of a phosphorus (P) source and a calcium (Ca) source; Mixing a calcium source aqueous solution with a phosphorus source aqueous solution to heat 1.5 to 2 hours at 80 to 100 ° C. under alkaline conditions, and reacting at room temperature for 24 to 48 hours to obtain a calcium phosphate precipitate; A composite of a nano-sized biomaterial and a biodegradable polymer, characterized in that obtained by washing the precipitate with distilled water to remove residual impurities to obtain a nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles containing substantially water. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 나노크기의 생체재료 입자 슬러리는 규소(Si) 공급원과 칼슘(Ca) 공급원의 수용액을 준비하는 공정; 칼슘 공급원 수용액을 규소 공급원 수용액과 혼합하여 알칼리 조건 하에서 80 내지 100 ℃에서 1.5 내지 2 시간 교반하여 칼슘실리케이트계 침전물을 얻는 공정; 및 침전물을 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거하여 실질적으로 수분을 포함하는 나노크기의 칼슘실리케이트계 생체재료 입자를 얻는 공정을 포함하여 얻어진 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The method of claim 1, wherein the nano-sized biomaterial particle slurry comprises the steps of preparing an aqueous solution of a silicon (Si) source and a calcium (Ca) source; Mixing a calcium source aqueous solution with a silicon source aqueous solution and stirring at 80 to 100 ° C. for 1.5 to 2 hours under alkaline conditions to obtain a calcium silicate-based precipitate; And obtaining a nano-sized calcium silicate-based biomaterial particle substantially containing water by washing the precipitate with distilled water to remove residual impurities. Composite manufacturing method. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 실질적으로 수분을 포함하는 인산칼슘계 생체재료 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자를 얻은 다음, 입자를 95 내지 99 % 농도의 알코올 용액에 10 내지 15일 동안 보관하되, 2 내지 3일에 한 번씩 알코올 용액을 교체해주어 입자 중 포함된 수분을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The method according to claim 3 or 4, wherein the calcium phosphate-based biomaterial particles or calcium silicate-based particles containing substantially water are obtained, and then the particles are stored in an alcohol solution of 95-99% concentration for 10 to 15 days, Method of manufacturing a composite of a nano-sized biomaterial and a biodegradable polymer, characterized in that it further comprises the step of removing the water contained in the particles by replacing the alcohol solution every two to three days. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 실질적으로 수분을 포함하는 인산칼슘계 생체재료 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자를 비점이 120℃ 이상인 유기용매 중에서 교반하면서 100℃ 내지 120℃ 온도범위에서 점진적으로 승온하면서 비점이 120℃ 이상인 유기용매의 비점까지 가열하여 수분을 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The method according to claim 3 or 4, wherein the calcium phosphate-based biomaterial particles or calcium silicate-based particles substantially containing water are gradually heated in a temperature range of 100 ° C to 120 ° C while stirring in an organic solvent having a boiling point of 120 ° C or higher. A method of manufacturing a composite of a nano-sized biomaterial and a biodegradable polymer further comprising the step of removing moisture by heating to a boiling point of an organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 실질적으로 수분을 포함하는 인산칼슘계 생체재료 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자는 알코올 용액 중에 분산된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The nano-sized biomaterial and biodegradable polymer according to claim 3 or 4, wherein the calcium phosphate-based biomaterial particles or calcium silicate-based particles substantially containing water are dispersed in an alcohol solution. Method for producing a complex with. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 칼슘 공급원 수용액, 인 공급원 수용액 및 규소 공급원 수용액 중의 적어도 하나는 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The method of claim 3 or 4, wherein at least one of the aqueous solution of calcium source, the aqueous solution of phosphorus source and the aqueous solution of silicon source further comprises a dispersing agent. 제 1 항에 있어서, 비점 120℃ 이상인 유기용매로는 디메틸 포름아마이드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 톨루엔 또는 디글리메(diglyme)를 사용하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The nanoscale biomaterial and biodegradation according to claim 1, wherein dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), toluene or diglyme are used as the organic solvent having a boiling point of 120 ° C or higher. Method for producing a composite with a sex polymer. 제 6 항에 있어서, 비점 120℃ 이상인 유기용매로는 디메틸 포름아마이드(DMF), 디메틸 설폭사이드(DMSO), 톨루엔 또는 디글리메(diglyme)를 사용하는 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The nanoscale biomaterial and biodegradation according to claim 6, wherein dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), toluene or diglyme are used as the organic solvent having a boiling point of 120 ° C or higher. Method for producing a composite with a sex polymer. 제 6 항에 있어서, 후속적으로 진공 건조하는 공정을 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. 8. The method of claim 6, further comprising a step of subsequently vacuum drying. 제 3 항에 있어서, 인산칼슘계 입자는 수산화아파타이트 입자 또는 트리칼슘포스페이트 입자인 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체 제조방법. The method of claim 3, wherein the calcium phosphate-based particles are apatite hydroxide particles or tricalcium phosphate particles. 제 1 항의 제조방법에 따라 얻어지는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체. A composite of a nanoscale biomaterial and a biodegradable polymer obtained according to the method of claim 1. 제 13 항에 있어서, 나노크기의 생체재료는 인산칼슘계 입자 또는 칼슘실리케이트계 입자인 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체.15. The composite of nano-sized biomaterial and biodegradable polymer according to claim 13, wherein the nano-sized biomaterial is calcium phosphate particles or calcium silicate particles. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 생분해성 고분자는 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(락트산), 폴리(글리콜산) 및 D,L-락트산과 글리콜산의 공중합체 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 나노크기의 생체재료와 생분해성 고분자와의 복합체. The method according to claim 13 or 14, wherein the biodegradable polymer is at least one selected from poly (ε-caprolactone), poly (lactic acid), poly (glycolic acid) and copolymers of D, L-lactic acid and glycolic acid. A composite of nanoscale biomaterials and biodegradable polymers.
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CN102217981A (en) * 2011-05-16 2011-10-19 北京天助畅运医疗技术股份有限公司 Multi-layer hernia repairing patch and preparation method thereof
CN102526812A (en) * 2012-02-02 2012-07-04 北京博恩康生物科技有限公司 Biodegradable multi-layered hernia repairing sheet and preparation methods thereof
KR101483250B1 (en) * 2012-11-21 2015-01-16 대구가톨릭대학교산학협력단 composite scaffold having excellent osteogenesis and its manufacturing method
KR102193951B1 (en) * 2020-05-25 2020-12-24 주식회사 울트라브이 Fabrication method of biodegradable polymer for filler, and Fabricaltion method of injection comprising the same
WO2022197101A1 (en) * 2021-03-16 2022-09-22 주식회사 오스펌 Composite of calcium phosphate-based bioceramic and biodegradable polymer and manufacturing method therefor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102217981A (en) * 2011-05-16 2011-10-19 北京天助畅运医疗技术股份有限公司 Multi-layer hernia repairing patch and preparation method thereof
CN102526812A (en) * 2012-02-02 2012-07-04 北京博恩康生物科技有限公司 Biodegradable multi-layered hernia repairing sheet and preparation methods thereof
KR101483250B1 (en) * 2012-11-21 2015-01-16 대구가톨릭대학교산학협력단 composite scaffold having excellent osteogenesis and its manufacturing method
KR102193951B1 (en) * 2020-05-25 2020-12-24 주식회사 울트라브이 Fabrication method of biodegradable polymer for filler, and Fabricaltion method of injection comprising the same
WO2022197101A1 (en) * 2021-03-16 2022-09-22 주식회사 오스펌 Composite of calcium phosphate-based bioceramic and biodegradable polymer and manufacturing method therefor

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