KR20110110667A

KR20110110667A - 생분해성 말초신경도관 제조방법 및 그에 의한 말초신경도관

Info

Publication number: KR20110110667A
Application number: KR1020100030135A
Authority: KR
Inventors: 김준형; 박흥수
Original assignee: 주식회사 메타바이오메드
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-07
Also published as: KR101137457B1

Abstract

본 발명은 절단된 말초신경을 연결하기 위한 말초신경도관의 제조방법과 그에 의한 신경도관에 관한 것으로서, 생분해성다공성폴리머 시트가 준비되는 단계; 상기 생분해성 폴리머 시트(sheet) 하부에 다공성형상기억폴리머를 코팅하는 단계; 상기 생분해성다공성폴리머 시트 상부에, 멀티 필라멘트 혹은 다수의 모노필라멘트들을 절단된 말초신경과 나란한 방향으로 배열 후 부착하는 단계; 상기 제조된 생분해성다공성폴리머 시트 위에 슈반셀(Schwann cell)세포를 부착 후, 증식하여 자동적으로 롤링 적층되는 것을 특징으로 한다.

Description

생분해성 말초신경도관 제조방법 및 그에 의한 말초신경도관{A nerve guide rail and the method of preparing the same}

본 발명은 생분해성 폴리머 시트(sheet)에 생분해 형상 기억 폴리머를 코팅하여 제작하는 말초신경도관에 대한 것이다.

보다 상세하게는 생분해성 폴리머 시트(sheet)에 생분해성 형상 기억 폴리머를 코팅한 후 그 위에 생분해성 폴리글리콜산 (Polyglycolicacid 이하 PGA로 함) 멀티 필라멘트를 부착하고(멀티필라멘트와 생분해성 폴리머 시트와 형상 기억 폴리머가 모두 합쳐진 상태를 이하 "복합시트"라 칭한다.), 슈반셀(Schwann cell) 세포를 상기 복합시트 상에서 증식 시킨 후, 절단된 말초신경 사이에 삽입할 경우, 형상 기억 폴리머에 의해 자동으로 롤링(rolling)되어 상기 절단된 말초신경을 결합할 수 있는 것을 특징으로 하는 말초신경도관의 제조 방법에 대한 것이다.

말초 신경 손상은 사회생활 하는데 심각한 장애를 일으킨다. 말초 신경 손상 환자는 외상 환자의 2.8%가 발생한다. 예를 들면, 미국 내에서 매년 360,000명의 심각한 마비 증상을 보이는 환자가 발생하여 결국 8,648,000명이 일상생활에 제약을 받고 이중 4,916,000명이 침대에 누워있어야 하며 또한 말초 신경 시술은 매우 흔하게 발생하며, 유럽에서 매년 300,000명 시술하고, 미국에서 매년 200,000명이 시술 하고 있다.

말초신경도관이란 절단된 말초신경이나 중추 신경을 연결하여 신경이 재생되도록 가이드하는 연결관이다. 사고나 수술 등으로 절단된 손발의 신경은 그 절단부위를 치밀하게 봉합하지 않으면 연결이 어렵다.

그러나 절단면들이 5 mm 이상 떨어져 있으면 직접 봉합이 불가능하며, 이런 경우에 자가신경이식 이외에는 방법이 없지만, 자가이식에는 자신의 신경을 사용해야 하는 단점이 있고, 채취 가능한 신경에도 제한이 있는 등의 단점이 존재한다.

절단된 신경은 말초부위에서 매일 1 mm 정도의 속도로 자라나는 성질을 가지고 있으므로, 이런 특성을 이용하여 절단부위에 튜브형태의 신경도관을 도입하면 절단된 신경의 재생이 가능하다.

신경도관은 결손된 신경조직을 연결하고 신경섬유를 재생하는 통로역할을 하는 것으로서, 신경도관을 이용할 경우 절단된 신경의 양쪽 끝을 이 도관에 연결하면 도관 내에서 신경의 한쪽에서 신경섬유가 자라나 신경이 재생되게 되는 원리를 이용한 것이다.

신경도관의 사용은 1990년에 Lundborg가 실리콘 튜브를 이용해 최초로 성공하였다. 그러나 실리콘의 특성상 분해되기 어려우므로, 신경이 완전히 수복된 후에 재수술하여 튜브를 제거해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 비 흡수성 실리콘 도관들은 도관 주위로 다공성이 없어 영양 물질이 통하지 못하여 신경 재생이 힘들고 또 재생이 된다고 하더라도 그 속도가 느린 단점이 있었다.

뿐만 아니라 생체 흡수성이 아니므로 조직 거부 반응이 있고 염증이 생기는 합병증 등이 있었다. 한편, 말초 신경섬유가 자라는 데에는 슈반세포가 일종의 지지대 역할을 하므로 이러한 슈반세포에 대한 접착도가 좋은 도관을 개발할 필요성이 증가되고 있다.

즉, 신경의 재생을 촉진하고 그 환경을 양호하게 하고자 생체 흡수성으로 제작된 도관에 다공성을 부여하고 그 내부는 신경섬유가 잘 자랄 수 있는 물질 및 환경의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

비 흡수성 실리콘 도관들은 도관 주위로 다공성이 없어 영양 물질이 통하지 못하여 신경 재생이 힘들고 또 재생이 된다하더라도 그 속도가 느린 단점을 해결하기 위하여 신경도관을 콜라겐으로 제조되었다.

일본 특허 JP 2009045221 은 “신경재생 보조제를 분비하는 세포를 표면에 배치한 세포외 매트릭스를 포함한 기재와 콜라겐 기재에 슈반 세포를 증식시킨 후에 롤링 적층한 적층체로부터 구성된 신경생체유도”의 내용이며 이는 실리콘의 단점을 개선하였다.

그러나 이 특허는 기존의 단순한 튜브형 보다 진보된 아이디어를 창출하고 있으나, 사용하는 재료가 콜라겐이며, 콜라겐의 단점은 강도가 약하여 물, 체액 또는 혈액 등과 접촉하였을 때 일정기간 동안 강도를 유지하기가 힘들고 분해 속도가 빠르다는 단점이 있다. 즉, 신경세포가 완전히 재생되는데 걸리는 시간은 약 12주이다. 그러므로 신경도관은 약 12주를 그 형태를 유지해야 하는데 콜라겐은 분해속도가 너무 빠르다는 단점을 가지고 있다.

그리고 신경도관 내부에 멀티필라멘트 같은 배열된 구조가 없으며, 슈반셀의 배양 후에 롤링 하는 게 상당이 번거로울 수 있다. 신경세포는 신경도관 내부에 일정방향으로 배열된 구조가 없으면 무작위로 자라서 절단된 신경이 서로 연결될 확률이 떨어지게 된다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 발명은 신경도관 내부에 폴리글리콘산(PGA)의 멀티 필라멘트를 부착하여 개선하였다. 또한, 다공성 형상기억 폴리머를 코팅하여 슈반세포의 배양 후에 자동적으로 말려서 3차원 공간을 만들게 하였고, 시술이 편리하도록 개선하였다.

한편, 유럽특허 (특허번호 EP 1,586,285)는 스폰지 같은 생분해성 물질을 이용한 타블라 구조이며, 신경도관 내부에는 신경 유도 채널을 사용하였으며, 양 말초 내부에는 결합 할 수 있는 공간이 있는 신경도관이다.

이 특허는 내부에 신경유도채널을 사용하여 신경이 재생하는데 매우 유리하게 제작되었다. 그러나 이 경우에도 슈반 세포가 삽입되지 않았다. 즉, 신경 세포 증식이 불리함을 가지고 있고, 신경유도 재료가 콜라겐이어서 이 또한 빨리 분해되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 이를 개선하기 위해 다공성 폴리머 시트(sheet)에 형상기억 폴리머를 코팅하여 복합 신경도관을 제작하여 분해기간을 12주 이상으로 늘렸으며, 복합 신경도관 내부에 신경세포가 자라는데 가이드를 할 수 있는 폴리글리콜산(PGA) 멀티 필라멘트를 부착하여 개선하였다. 또한, 슈반 세포와 함께 배양 후에 형상 기억 폴리머에 의해 자동으로 롤링 하여 3차원적인 구조를 가지게 하여 롤링을 용이하게 이루어지도록 개선하였다.

최근에는 생체 내에서 녹아버리는 생분해성 고분자 재료를 이용한 신경도관이 개발되어 임상에 적용되고 있다. (미국의 Neuroregen 사 제품인 Neurotube). 사용된 소재는 수술용 봉합사에 사용되는 소재인 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA)를 사용하였으며, 3 cm 이내로 결손 된 감각신경의 수복용으로 개발된 것으로 구부려도 내부형태의 유지가 가능하도록 외부를 주름 구조로 하여 보강하였다.

이 경우에 신경도관 자체를 PGA 주름관으로 사용하였으며, 신경도관을 PGA로 사용하면, 신경 세포가 완전히 재생되기 전인 약 12주만에 생분해가 이루어져서 신경도관의 형대를 지지하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 신경도관 내부에는 신경세포 유도하는 멀티 필라멘트가 없거나, 있더라도 콜라겐을 사용하는 제품으로 분해기간이 빠른 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서 본발명에서는 다공성 폴리글리코-코-락티드(Polyglycolic-co-lactide, PGLA, 이는 glycolide와 lactide의 몰비율이 75:25인 모노머를 공중합시킨 코폴리머) 를 사용하였고, 분해기간도 12주 이상으로 개선하였다.

또한, 본 발명에서는 PGLA로 제조된 시트(sheet) 외부에 형상기억 폴리머를 코팅함으로써, 일정온도에서 롤링이 쉽게 되도록 개선하였으며, 다공성 복합 PGLA 폴리머 시트 위에 생분해성 PGA 멀티 필라멘트를 부착하여 신경세포의 유도를 가이드(guide)하게 하였다.

제조된 형상기억 복합 시트에 슈반셀 세포를 증식 시켜, 신경세포의 말초 신경섬유가 자라는 데에는 슈반세포가 일종의 지지대 역할을 하도록 도모하였다. 절단된 신경도관을 시술하는데 용이하도록 형상기억 폴리머가 시트를 3차원적으로 롤링 되어 절단된 신경도관을 감싸안는 구조로 개선하여 제작하였다.

일본 공개특허 2009-045221 유럽특허 EP 1,586,285

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서 해결하기 위한 과제는 아래와 같다.

첫째, 신경의 재생을 촉진하고 그 재생환경을 양호하게 할 수 있는, 생체 흡수성으로 제작된 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

둘째, 생체 흡수성이 아니므로 조직 거부 반응이 없고 염증이 생기지 않는 생체 흡수성을 가진 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

셋째, 신경도관에 다공성을 부여하여 영양분이 원활하게 공급됨으로써, 신경이 재생되는 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

네째, 말초 신경섬유가 자라는 데에는 지지대 역할을 하는 슈반세포 대한 접착도가 높아서, 슈반세포 증식이 원할하게 될 수 있는 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

다섯째, 슈반세포가 증식된 후, 신경도관의 롤링이 저절로 되는 형상기억 폴리머를 채용한 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

여섯째, 절단된 신경이 재생되기까지 인체에 녹지 않고 일정강도를 유지할 수 있는 신경도관으로서 PGLA를 이용한, 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

일곱째, 신경세포가 자라서 서로 연결이 용이하도록 가이드를 할 수 있음과 동시에 롤링이 용이한 구조인, 폴리글리콜산(PGA) 멀티 필라멘트를 갖춘 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 절단된 말초신경을 연결하기 위한 말초신경도관의 제조방법 및 그에 의한 말초신경도관에 관한 것이다.

즉 생분해성다공성폴리머 시트가 준비되는 단계; 상기 생분해성 폴리머 시트(sheet) 하부에 다공성형상기억폴리머를 코팅하는 단계 ; 상기 생분해성다공성폴리머 시트 상부에, 멀티 필라멘트 혹은 다수의 모노필라멘트들을 절단된 말초신경과 나란한 방향으로 배열 후 부착하는 단계; 상기 제조된 생분해성다공성폴리머 시트 위에 슈반셀(Schwann cell)세포를 부착 후, 증식하여 자동적으로 롤링 적층되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법이 개시된다.

상기 생분해성 다공성 폴리머 시트의 두께는 0.2~20 mm이며, 상기 다공성형상기억 폴리머 시트의 두께는 0.2~20 mm로 코팅되어져, 롤링이 용이하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 생분해성 다공성 폴리머 시트는 폴리글리코산(polyglycolicacid), 폴리락타이드-코-글리코라이드(polylactide-co-glycolide, D-, L- 형태를 포함하며, 락타이드(lactide)의 몰비가 50~95%인 공중합체를 포함함), 폴리글리코라이드-코-락타이드(polyglycolide-co-lactide), 폴리다이옥사논(polydioxanone), 폴리트라이메틸렌카보네이트(polytrimethylenecarbonate) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 조합으로 합성된 공중합체의 재료로 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공성 형상기억폴리머는 polylactide, polyethyleneglycol, polyethylene, polyesters, polyglycolide, poilyurethanes, oligo p-Dioxanone, polyp-dioxanone 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 조합, 기타 생체 비흡수성 재료도 사용가능하다.

한편, 상기 다공성형상기억 폴리머의 상기 중합체는, 하드 및 소프트 세그먼트를 포함하고, 상기 하드 및 소프트 세그먼트 중 적어도 하나는 폴리하이드록시 산(polyhydroxy acids), 폴리오쏘에스테르(polyorthoesters), 폴리에테르 에스테르(polyether esters), 폴리에스테르(polyesters), 폴리아미드(polyamides), 폴리에스테르아미드(polyesteramides), 폴리뎁시드펩타이드(polydepsid peptides), 지방족(aliphatic) 폴리우레탄 (poluurethanes), 폴리사카라이드(poly saccharides), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxyalkanoates), 2-메시에틸아크릴레이츠(PMEA) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 조합으로 된 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택되어진다.

상기 멀티필라멘트는 폴리글리코산(Polyglycolicacid), 폴리락타이드-코-글리코라이드(Polylactide-co-glycolide), 폴리글리코라이드-코-락타이드 (Polyglycolide-co-lactide), 폴리다이옥사논 (Polydioxanone), 폴리트리메틸렌카보네이트 (Polytrimethylenecarbonate)로 제조되며, 상기 생분해성다공성폴리머 시트에 증식하는 세포의 종류는, 성체 혈관 세포, 혈관 전구 세포, 혈관 줄기 세포, 성체 근육 세포, 근육 전구 세포, 근육 줄기 세포, 성체 신경 세포, 신경 전구 세포, 신경 줄기 세포, 슈반세포(Schwann cell), 섬유 아세포, 성체 피부 세포, 피부 전구 세포 및 피부 줄기 세포 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2 이상을 혼합하여 증식된다.

한편, 상기 생분해성다공성폴리머 시트에는, 신경세포 성장촉진 물질인 NGF, BDNF, CNTF, GDNF, FCF 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들 중 2 이상이 선택적으로 조합되어 코팅된 후, 시간에 따라 방출되며, 상기 생분해성다공성폴리머 시트에 부착되는 멀티필라멘트에는, 신경세포 촉진 물질인 NGF, BDNF, CNTF, GDNF, FCF 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들 중 2 이상이 선택적으로 조합되어 코팅된 후, 시간에 따라 방출되는 것을 특징으로 한다.

상기 다공성형상기억 폴리머의 중합체의 전이 온도 (Tg)는 -10℃~ 70℃로서 상기 온도구간에서 형상기억소재로서의 물성이 변하는 것을 특징으로 한다.

상기 다공성형상기억폴리머를 코팅함에 있어서, 상기 다공성형상기억폴리머를 용매에 녹여 적가 시키는 방법에 의하거나 혹은 단순히 상기 다공성형상기억폴리머의 시트를 상기 생분해성다공성폴리머 시트에 접착시키는 방법에 의해 코팅하게 된다.

또한, 전기방사 방식에 의해서도 다공성 형상기억 폴리머를 코팅할 수도 있다.

본 발명에서는 상기의 방법으로 제조되는 말초신경도관을 함께 권리범위로 청구하고자 한다.

본 발명에 의하여 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 신경의 재생을 촉진하고 그 재생환경을 양호하게 할 수 있는, 생체 흡수성으로 제작된 말초신경도관이며 조직 거부 반응이 없고 염증이 생기지 않는 장점이 있다.

둘째, 신경도관에 다공성을 부여하여 영양분이 원활하게 공급됨으로써, 신경이 재생되는 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

세째, 말초 신경섬유가 자라는 데에는 지지대 역할을 하는 슈반세포 대한 접착도가 높아서, 슈반세포 증식이 원할하게 될 수 있다.

네째, 슈반세포가 증식된 후, 신경도관의 롤링이 저절로 되는 장점이 있다.

다섯째, 절단된 신경이 재생되기까지 인체에 녹지 않고 일정강도를 유지할 수 있다.

여섯째, 멀티 필라멘트에 의해, 절단된 신경세포가 자라서 상호 연결이 용이하도록 가이드를 할 수 있음과 동시에 롤링되는 방향도 가이드하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슈반세포를 증식하는 모식도이며,
도 2는 도 1의 구조를 명확히 하기 위한 분해 사시도이며,
도 3은 다공성 폴리머 복합시트에 슈반세포를 증식한 후, 롤링되는 신경도관의 모식도이고
도 4는 본 발명 신경도관이 절단된 신경을 감싸고 있는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예와 발명의 구성 및 특징을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생분해성 다공성폴리머 시트(30, 이하 "제1시트"로 칭함) 하부에 형상기억 폴리머 시트(40, 이하 "제2시트"로 칭함)가 코팅되어 있고, 제1시트(30) 상부에는 멀티필라멘트(50)가 부착되어 있으며, 상부면 곳곳에 걸쳐 슈반세포(60)가 증식되는 도면이다.

도 2는 도 1의 구조를 명확히 하기 위한 분해 사시도이며 도 3은 도 1과 같이, 슈반세포(60)를 증식한 후, 롤링(rolling)되는 신경도관(20)의 모식도이다.

본 발명의 신경도관 제조는 다음과 같은 절차에 따라 이루어진다.

생분해성 다공성 폴리머인 제1시트(30)가 준비되는 단계; 상기 제1시트(30) 하부에 다공성 형상기억폴리머인 제2시트(40)가 코팅되는 단계 ; 상기 제1시트(30) 상부에, 멀티필라멘트(50, 혹은 다수의 모노필라멘트들)를 절단된 말초 신경도관(도4, 10)과 나란한 방향으로 배열 후 부착하는 단계; 상기 제조된 멀티필라멘트 위에 슈반세포(60,Schwann cell)를 부착 후, 증식한다.

상기 제2시트(40)는 자동적으로 롤링 적층되며 도 3에서 이를 도시하고 있다.

상기 제1시트(30)의 두께는 0.2~20 mm이며, 상기 제2시트(40)의 두께는 0.2~20 mm로 코팅 되어져, 롤링이 용이하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1시트(30)는 폴리글리코산(polyglycolicacid), 폴리락타이드-코-글리코라이드(polylactide-co-glycolide, D-, L- 형태를 포함하며, 락타이드(lactide)의 몰비가 50~95%인 공중합체를 포함함), 폴리글리코라이드-코-락타이드(polyglycolide-co-lactide), 폴리다이옥사논(polydioxanone), 폴리트라이메틸렌카보네이트(polytrimethylenecarbonate) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 조합으로 합성된 공중합체의 재료로 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다공성 형상기억폴리머(40)는 생분해성인 재료인 polylactide, polyethyleneglycol, polyethylene, polyesters, polyglycolide, poilyurethanes, oligo p-Dioxanone, polyp-dioxanone 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 조합으로 제조함이 바람직하나 또는 생체 비흡수성으로 된 재료도 적용가능하다.

한편, 상기 다공성형상기억 폴리머(40)의 상기 중합체는, 하드 및 소프트 세그먼트를 포함하고, 상기 하드 및 소프트 세그먼트 중 적어도 하나는 폴리하이드록시 산(polyhydroxy acids), 폴리오쏘에스테르(polyorthoesters), 폴리에테르 에스테르(polyether esters), 폴리에스테르(polyesters), 폴리아미드(polyamides), 폴리에스테르아미드(polyesteramides), 폴리뎁시드펩타이드(polydepsid peptides), 지방족(aliphatic) 폴리우레탄 (poluurethanes), 폴리사카라이드(poly saccharides), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxyalkanoates), 2-메시에틸아크릴레이츠(PMEA) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2이상의 조합으로 된 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택 되어진다.

상기 멀티필라멘트(50)는 폴리글리코산(Polyglycolicacid), 폴리락타이드-코-글리코라이드(Polylactide-co-glycolide, D-, L- 형태를 포함하며, 락타이드(lactide)의 몰비가 50~95%인 공중합체를 포함함), 폴리글리코라이드-코-락타이드 (Polyglycolide-co-lactide), 폴리다이옥사논 (Polydioxanone), 폴리트리메틸렌카보네이트 (Polytrimethylenecarbonate)로 제조되며, 상기 증식하는 세포의 종류는, 성체 혈관 세포, 혈관 전구 세포, 혈관 줄기 세포, 성체 근육 세포, 근육 전구 세포, 근육 줄기 세포, 성체 신경 세포, 신경 전구 세포, 신경 줄기 세포, 슈반세포(Schwann cell), 섬유 아세포, 성체 피부 세포, 피부 전구 세포 및 피부 줄기 세포 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들중 2 이상을 혼합하여 증식된다.

상기 멀티필라멘트(50)의 얀(yarn)의 한가닥 직경은 10 내지 100 마이크로미터인 것을 특징으로 하

한편, 상기 제1시트(30)에는, 신경세포 성장촉진 물질인 NGF, BDNF, CNTF, GDNF, FCF 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들 중 2 이상이 선택적으로 조합되어 코팅된 후, 1개월에 10 내지 40% 비율로 방출되며, 상기 제1 시트(30)에 부착되는 멀티필라멘트(50)에는, 신경세포 촉진 물질인 NGF, BDNF, CNTF, GDNF, FCF 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들 중 2 이상이 선택적으로 조합되어 코팅된 후, 1개월에 10 내지 40% 비율로 방출되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2시트(40)의 중합체의 전이 온도 (Tg)는 -10℃~ 70℃로서 상기 온도구간에서 형상기억소재로서의 물성이 변하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2시트(40)를 코팅함에 있어서, 상기 다공성 형상기억폴리머를 용매에 녹여 적가 시키는 방법에 의하거나, 혹은 단순히 다공성형상기억폴리머인 제2시트(40)를 상기 제1시트(30)에 접착시키는 방법에 의해 코팅하게 된다.

이하 상기 제1시트(30)를 준비하는 실험예 및 제2시트(40)를 코팅하는 실험예들을 구체적으로 설명한다.

우선 첫번째 방법을 설명하면, 고유점도(inherent viscosity)가 5.5 dl/g (0.1% 클로로포름의 용액에서 25℃에서 측정한 고유점도(inherent viscosity)인 PGLA 폴리머칩 [poly(glycolde-co-L-lactide) 몰비율은 glycolide:lactide=85:15] 을 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 용매에 녹인 8 중량% 용액을 만든다.

이 용액을 서스(sus) 판(가로 150mm X 세로 150mm)에 적가하여 건조하고, 다시 이를 수회 반복하여 두께가 2 mm가 되도록 한다.

상기 제1시트(30)를 떼어내어 직경 50 mm 서스(sus) 봉(미도시)에 둥글게 말아 고정시킨다.

한편, 다공성인 형상기억 폴리머(40)인 폴리락티드(Polylactide)를 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 용매에 녹인 8 중량% 용액을 만든다. 이 용액을, 상기와 같이 둥그렇게 말아 고정해 둔 제1시트시트(30) 위로 적가 시킨다.

이를 수회 반복하여 두께 1mm 정도가 되도록 다공성 형상기억 폴리머(40)를 상기 제1 시트(30)면에 코팅한 후, 이를 완전히 진공 건조하여 제품에 남아 있는 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride)를 제거한다.

그리고, 고유점도가 4.1 dl/g (0.1% 클로로포름의 용액에서 25℃에서 측정한 고유점도(inherent viscosity)인 PGLA 폴리머 칩[poly(glycolde-co-D,L-lactide) 몰비율은 glycolide:lactide=70:30]을 위와 동일한 방법으로 진행하여 생분해성 다공성 폴리머 시트인 제1시트(30)를 제조할 수도 있다. 이와 같이 당업자라면 본 발명에서 제시한 방법을 변형하여 다양하게 제1시트를 제조할 수 있다.

한편, 상술된 생분해성 형상기억 폴리머 이외에, 비 생분해성인 형상기억 폴리머(예, 메타아크릴) 등을 상기와 동일한 방법으로 실행하여 제1시트(30)에 코팅할 수도 있다.

이제 두번째 방법을 설명한다.

고유점도가 2.6 dl/g (0.1% HFIP의 용액에서 30℃에서 측정한 고유점도임)인 폴리다이옥산 (Polyp-dioxanone) 폴리머 칩을 Hexafluoroisopropanol (HFIP) 용매에 녹인 8 중량 % 용액을 준비한다.

연이어서, 이를 서스판(미도시, 가로 150mm X 세로 150mm)에 적가 하여 건조하고, 다시 이를 수회 반복하여 두께가 2mm가 되도록 한다.

상기 제1시트(30)를 떼어내어 제작된 시트(sheet)를 진공 건조하여 잔류 HFIP를 제거한 후 이를 직경 50 mm 서스 봉(미도시)에 둥글게 말아 고정시킨다. (미도시)

제2시트(40)는 폴리락타이드(Polylactide)를 메틸레클로라이드에 녹인 용액을 상기와 같이 둥글게 말아 고정해 둔, 제1시트(30) 위로 적가 시키되, 이를 수회 반복하여 두께 1mm인 다공성 형상기억 폴리머 소재인 제2시트를 제1시트(30)면에 코팅한 후, 이를 완전히 진공 건조하여 제품에 남아 있는 메틸렌클로라이드를 제거한다.

한편, 비 생분해성인 형상기억 폴리머 2-메시에틸아크릴레이츠(PMEA)을 상기와 동일한 방법으로 실행하여 코팅할 수도 있다.

제1, 제2 시트를 전기방사 장치를 이용하여, 준비하는 또다른 방법을 이하 설명한다.

본 출원인은 이하의 방식으로 전기방사를 행하였지만, 당업자라면, 유사하게 변형된 다양한 실험방법을 사용할 수도 있을 것이다.

즉 PGLA(polyglycolide-co-lactide)를 Methylene Chloride 용매에 녹여서 8 중량% 용액을 만든 후, 전기방사장치로 전기방사를 실시하되, 토출부와 집속부에 직류 전압을 10~25 킬로볼트(kV)의 전기를 인가하고, 주사기 시린지로 PLGA 8 중량% 용액을 일정속도로 회전하는 서스(sus) 봉의 집속부에 고분자 용액을 토출시켜 전기방사함으로써 제1시트(30)를 제조한다.

이어서 제2시트(40)의 코팅도 전기방사 방식을 이용한다.

생분해성 형상기억 폴리머인 폴리락티드(Polylactide)를 Methylene Chloride 용매에 녹여 8 중량% 용액을 만든 후, 전기방사장치로 전기방사함으로써 행한다. 남아있는 용매는 진공 건조하여 완전히 제거한다.

상기 전기방사방식에 의해 본 출원인이 실험을 실시한 결과, 제1시트 두께는 3 mm이고, 하부의 형상기억폴리머의 두께는 1 mm인 복합시트를 제조하였다. 그러나 이러한 수치 이외에도 두께는 다양하게 실시할 수도 있다.

이하, 멀티 필라멘트(50)를 부착시키는 단계에 대해 설명한다.

제2시트(40)로 코팅한 제1시트 (30) 내부에 생분해성 멀티필라멘트 (multifilament PGA Yarn)을 생체 적합성 접착제를 이용하여 부착시킨다.

이하, 슈반 세포를 증식시키는 두가지 방법에 관해 설명한다.

그 첫번째 방법으로는, 다공성 형상기억 폴리머인 상기 제2시트(40)로써 코팅한 제1시트(30) 내부에, 생분해성 PGA 멀티필라멘트(50)로 부착된 복합체를 펼쳐서 슈반 세포와 영양분을 넣고, 배양시킨다. 세포를 증식시켜 생분해성 신경도관을 준비한다.

두번째 방법으로는, 세포 성장인자를 폴리카프로락톤과 NGF를 Methylene Chloride 용매에 녹여 용액을 만들고 PGA 멀티 필라멘트를 넣어 코팅 후에 건조한다.

그 다음 최종적으로 절단된 신경과 상기에서 마련된 신경도관을 연결하면 절단된 신경이 일정기간 경과후 서로 연결되는 것이다. 이러한 신경도관 연결 후,그 효과를 시험하기 위하여 쥐(Rat)의 말초 신경을 3 mm 절단하여 제거하여 준비해둔 후, 상기와 같이 준비된 (멀티필라멘트가 부착되고, 다공성형상기억 폴리머코팅까지 완료된) 신경도관을 상기 절단된 신경에 말아서 감싼뒤, 생분해성 수술용 봉합사로 양말초와 가운데 부분을 바느질하여 봉합 이식시킨 지 6주 후, 절단된 신경의 연결을 확인하므로써 본 발명 신경도관 제작방법의 유효성을 입증하였다.

본 발명에 의하여 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 신경의 재생을 촉진하고 그 재생환경을 양호하게 할 수 있는, 생체 흡수성으로 제작된 말초신경도관이며 조직 거부 반응이 없고 염증이 생기지 않는 장점이 있고 둘째, 신경도관에 형성된 구멍(70)을 통해서, 영양분이 원활하게 공급됨으로써, 신경이 재생되는 속도를 현저히 향상시킬 수 있는 말초신경도관 제조방법을 제시하는 것이다.

세째, 말초 신경섬유가 자라는 데에는 지지대 역할을 하는 슈반세포 대한 접착도가 높아서, 슈반세포 증식이 원할하게 될 수 있고 네째, 슈반세포가 증식된 후, 신경도관의 롤링이 저절로 되는 장점이 있다.

다섯째, 절단된 신경이 재생되기까지 인체에 녹지 않고 일정강도를 유지할 수 있으며 여섯째, 멀티 필라멘트에 의해, 절단된 신경세포가 자라서 상호 연결이 용이하도록 가이드를 할 수 있음과 동시에 롤링되는 방향도 가이드하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 말초신경도관 제조방법에 대한 구체적인 실시예에 본 발명의 권리범위는 한정되지 아니하고 당업자 수준에서 수정,변형 가능한 발명이라도 본 발명의 권리범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 절단된 신경도관 20: 신경도관
30: 제1시트
40: 제2시트 50:멀티필라멘트
60:슈반세포 70:구멍

Claims

절단된 말초신경을 연결하기 위한 말초 신경 도관(20)의 제조방법에 있어서,
생분해성 다공성폴리머인 제1시트(30)가 준비되는 단계;
상기 제1시트(30) 하부에 다공성 형상기억 폴리머인 제2시트(40)를 코팅하는 단계;
상기 제1시트(30) 상부에, 멀티 필라멘트(50)를, 절단된 말초신경과 나란한 방향으로 배열 후 부착하는 단계;
상기 멀티필라멘트(50) 위에 증식할 세포를 부착 후, 증식하여 자동적으로 상기 제2시트(40)이 롤링되어 적층되는 것을 특징으로 하는
말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 제1시트(30)의 두께는 0.2~20 mm이며, 상기 제2시트(40) 두께는 0.2~20 mm로 코팅 되어져, 롤링이 용이하게 되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 제1시트(30)는
폴리글리코산 (polyglycolicacid), 폴리락타이드-코-글리코라이드 (polylactide-co-glycolide, D-, L- 형태를 포함하며, 락타이드(lactide)의 몰비가 50~95%인 공중합체를 포함함),
폴리글리코라이드-코-락타이드 (polyglycolide-co-lactide), 폴리다이옥사논(polydioxanone), 폴리트라이메틸렌카보네이트(polytrimethylenecarbonate) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 합성된 공중합체의 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 제2시트(40)는 생분해성인 재료인 polylactide, polyethyleneglycol, polyethylene, polyesters, polyglycolide, poilyurethanes, oligo p-Dioxanone, polyp-dioxanone 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 된 공중합체인 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 제2시트(40)는 생체 내 비분해성 형상기억 폴리머인 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 4항에 있어서
제2시트(40)의 중합체는,
하드 및 소프트 세그먼트를 포함하고, 상기 하드 및 소프트 세그먼트 중 적어도 하나는 폴리하이드록시 산(polyhydroxy acids), 폴리오쏘에스테르(polyorthoesters), 폴리에테르 에스테르(polyether esters), 폴리에스테르(polyesters), 폴리아미드(polyamides), 폴리에스테르아미드(polyesteramides), 폴리뎁시드펩타이드(polydepsid peptides), 지방족(aliphatic) 폴리우레탄 (poluurethanes), 폴리사카라이드(poly saccharides), 폴리하이드록시 알카노에이트(polyhydroxyalkanoates), 2-메시에틸아크릴레이츠(PMEA) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2 이상의 조합으로 된 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서,
상기 멀티필라멘트(50)는 폴리글리코산(Polyglycolicacid), 폴리락타이드-코-글리코라이드(Polylactide-co-glycolide, D-,L- 형태를포함하며 락타이드의 몰비가 50~95%인 공중합체를 포함함), 폴리글리코라이드-코-락타이드 (Polyglycolide-co-lactide), 폴리다이옥사논 (Polydioxanone), 폴리트리메틸렌카보네이트 (Polytrimethylenecarbonate)로 제조되며,
멀티필라멘트 얀(yarn)의 한가닥 직경은 10 내지 100 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
증식하는 세포는,
성체 혈관 세포, 혈관 전구 세포, 혈관 줄기 세포, 성체 근육 세포, 근육 전구 세포, 근육 줄기 세포, 성체 신경 세포, 신경 전구 세포, 신경 줄기 세포, 슈반세포(Schwann cell), 섬유 아세포, 성체 피부 세포, 피부 전구 세포 및 피부 줄기 세포 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2 이상을 혼합하여 증식되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 제1시트(30)에는,
신경세포 성장촉진을 위한 물질인 NGF, BDNF, CNTF, GDNF, FCF 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들 중 2 이상이 선택적으로 조합되어 코팅된 후, 1개월에 10 내지 40% 비율로 방출되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 멀티필라멘트(50)에는,
신경세포 촉진 물질인 NGF, BDNF, CNTF, GDNF, FCF 중에서 선택된 어느 하나, 또는 이들 중 2 이상이 선택적으로 조합되어 코팅된 후, 1개월에 10% 내지 40% 비율로 방출되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 6항에 있어서
상기 제2시트(40)의 중합체의 전이 온도(Tg)는 -10℃~ 70℃이고, 상기 전이 온도 구간에서 형상기억소재로서의 물성이 변하는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1항에 있어서
상기 제2시트(40)를 코팅함에 있어서, 상기 다공성형상기억폴리머를 용매에 녹여 적가 시키는 방법에 의해 코팅하는 것을 특징으로 하는,
말초신경도관 제조방법.
청구항 12에 있어서,
제1시트(30)가 준비되는 단계는,
PGLA 폴리머 칩을 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 용매에 녹인 8중량% 용액을 만들어서 상기 용액을 판 위에 적가하여 건조하고, 이를 수회 반복하여 일정 두께가 되도록 한 후, 상기 제1시트(30)를 떼어내어 봉에 둥글게 말아 고정시켜 둠으로써 이루어지고,

상기 제1시트(30) 하부에 제2시트(40)로써 코팅하는 단계는,
다공성이면서 생분해성인 형상기억 폴리머인 폴리락티드(Polylactide)를 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 용매에 녹인 8 중량% 용액을 만들어서 이 용액을, 둥글게 말아 고정해 둔 제1시트(30) 위로 적가 시키되, 이를 수회 반복하여 일정 두께가 되도록 코팅한 후, 이를 완전히 진공 건조하여 제품에 남아 있는 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride)를 제거함으로써 완료되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1시트(30)가 준비되는 단계는,
폴리다이옥산 (Polyp-dioxanone) 폴리머 칩을 Hexafluoroisopropanol (HFIP) 용매에 녹인 8 중량% 용액을 준비한 뒤, 이를 판에 적가 하여 건조하되 이를 수회 반복하여 일정두께가 되도록 한 후, 이를 진공 건조하여 잔류 HFIP를 제거한 후에는 봉에 둥글게 말아 고정시킴으로써 이루어지고,

상기 제1시트(30) 하부에 제2시트(40)로써 코팅하는 단계는,
생분해성 형상기억 폴리머인 폴리락타이드(Polylactide)를 메틸레클로라이드에 녹인 용액을, 상기와 같이 둥글게 말아 고정해 둔 제1시트(30) 위로 적가 시키되, 이를 수회 반복하여 일정 두께가 되도록 코팅한 후, 완전히 진공 건조 하여 남아 있는 메틸렌클로라이드를 제거함으로써, 완료되는 것을 특징으로 하는 말초신경도관 제조방법.
청구항 1에 있어서, 제1 시트 제조 및 제2 시트의 코팅은은 제조는 각각, 제1시트(30)를 전기방사장치를 이용하여 제조하고, 생분해성 형상기억 폴리머로써 제조되는 제2시트(40)를 전기방사하여 코팅하여 제조하되,
PGLA(polyglycolide-co-lactide)와 같은 생분해성 다공성폴리머를 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 용매에 녹여서 8 중량% 용액을 만든 후, 전기방사장치의 토출부와 집속부에 직류 전압을 10~25 킬로볼트(kV)의 전기를 인가하고, 주사기 시린지로 PLGA 8 중량% 용액을 일정속도로 회전하는 서스(sus) 봉의 집속부에 고분자 용액을 토출시켜 전기방사함으로써 상기 제1시트(30)를 제조하며,

폴리락티드(Polylactide)와 같은 생분해성 형상기억 폴리머를 제2시트 재료로 하여, 이를 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 용매에 녹여 8 중량% 용액을 만든 후, 전기방사장치에 의해 전기방사를 함으로써, 제1시트(30)에 제2시트(40)가 코팅되는 것을 특징으로 하는,
말초신경도관 제조방법.
절단된 말초신경을 연결하기 위한 말초신경도관에 있어서,
상기 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 의한 방법에 의하여 제조되는 말초신경도관.