KR20120083360A - 방향성 세포 성장을 위한 폴리머 접착 필름 - Google Patents

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다넬 시니어 카이글러
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이노베이티브 헬스 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

설명된 구현예는, 방향성 세포 성장을 촉진하기 위하여 상처 조직에 적용하는, 폴리머 접착 필름 제 1 표면에 마이크로 패턴이 배열된 폴리머 접착 필름에 관한 것이다. 상기 마이크로 패턴은 신속하고 완전한 치료를 촉진하기 위하여, 상처 조직 세포로 하여금 마이크로 패턴 내에서 방향성 성장을 허용하도록 하는 사이즈이다.

Description

방향성 세포 성장을 위한 폴리머 접착 필름{POLYMER ADHESIVE FILM FOR DIRECTED CELLULAR GROWTH}
여기 설명된 구현예는 일반적으로 상처의 폐쇄에 사용되는 폴리머 접착 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 빠른 상처 치료를 용이하게 하고자 세포 성장이 방향을 가지도록 하는(direct cell growth) 마이크로 패턴을 포함하는 폴리머 접착 필름에 관한 것이다.
감염의 방지 및 치료의 촉진을 위해, 상처를 봉합하여 폐쇄하는 것과 손상 조직 주변을 드레싱(dressing) 또는 기타 덮개(covering)로 보호하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 구강 수술 후(즉, 외과적 발치) 구강 조직 치료는 정상 저작 운동(masticatory action), 대화 중 혀의 움직임 및 침의 유체 흐름 등에 의해 저해될 수 있다. 더욱이, 음식물 찌꺼기는 캐스캐이드(cascade)의 응고를 지연하거나 자리 잡은 혈액의 엉김(clot)을 방해하고, 이에 따라 치료를 간섭하고 지연할 수 있다. 따라서 구강 수술 후, 수술 절개는 일반적으로 봉합되어 상처를 1차적으로 폐쇄함으로써 치료를 촉진하도록 한다. 그러나 봉합 기술은 번거롭고 복잡할 수 있으며, 시간 소모가 크고, 정확한 수행을 위해서 높은 숙련도를 요구한다. 게다가 봉합은 폐쇄된 상처의 고정을 위하여 필요한 강도(strength)를 가지지 못할 수도 있다. 특히, 구강 내에서 상처는 위에서 설명된 바와 같은 일반적인 작용 과정들에 의해 방해받을 수 있다. 봉합의 사용에 있어서 흔한 추가적 단점은 환자가 차후에 그것들을 제거해야 할 필요성이 있다는 것이다.
봉합 이외에도, 거즈 또는 치주포대(periodontal pack)와 같은 드레싱이 수술 부위에 흔히 위치한다. 이러한 드레싱은 피를 멈추도록 상처에 직접 압박 적용될 수 있고, 오염을 방지할 수 있으며, 구강 환경에 대한 일시적인 물리적 장벽의 역할을 할 수도 있다. 그러나 면과 같은 흡수재로 만들어진 드레싱은 포화(saturated)될 수 있다는 점에서, 수술 부위에 수분 및 타액이 도달하지 않도록 하는 능력이 제한된다. 이러한 드레싱은 대개 수술 후 몇 시간 동안에만 효과적이다. 구강 환경의 내?외부 상처에 사용되는 드레싱은 빈번한 제거 및 교체 필요성, 상처에 대한 드레싱 접착의 어려움, 부적당한 기계적 특성, 적용의 곤란과 같은 추가적인 문제점에 의해 어려움을 겪는다.
치료의 촉진을 위하여, 상처 또는 수술 부위에 치료 제형을 도포하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나 직접 도포되거나 흔히 사용되는 드레싱과 결합된 국소 제형(topical formulations)은 수분 및 기계적 작용에 의해 빠르게 손실된다. 게다가 이러한 제형은 피부 또는 점막에 대한 침투가 가능하지 않다. 만약 드레싱과 조합되어 사용될 경우, 치료 제형은 생분해성의 결핍, 드레싱의 제거에 동반한 피부 손상 또는 피부 자극, 치료제와 드레싱 간의 공유 결합 또는 기타 상호작용, 치료제의 다양한 사용 불능 및 드레싱의 불충분한 접착 등을 포함하는 여러 가지 문제점을 가진다.
상처 또는 수술 부위에 대한 봉합의 필요성을 없앨 수 있고, 수술 부위 또는 상처를 주변 환경으로부터 적절하게 봉인(seal)하여 수분 또는 찌꺼기가 해당 부위에 닿는 것을 방지할 수 있으며, 해당 부위에 치료 제형을 선택적으로 제공할 수 있고, 필름 제거의 필요성이 없도록 생분해될 수 있으며, 상처를 확실히 치료하도록 방향성(directional) 세포 성장을 촉진할 수 있는 살균 폴리머 접착 필름이 필요하다.
설명되는 구현예들은, 방향성 세포 성장을 촉진시키기 위하여 상처 조직에 적용되는, 폴리머 접착 필름 제 1 표면에 마이크로 패턴(micro-pattern)이 배열된 폴리머 접착 필름에 관한 것이다. 상기 마이크로 패턴은 신속하고 효율적인 치료를 촉진하기 위하여, 상처 조직의 세포로 하여금 마이크로 패턴 내에서 하나 또는 둘 방향으로 방향성을 가지고 성장을 하도록 하는 사이즈일 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 마이크로 패턴은 마이크로 튜브(micro-tubes), 마이크로 융기(micro-ridges), 마이크로 트러프(micro-troughs) 또는 그것들의 조합으로 형성될 수 있다.
이러한 폴리머 접착 필름은 손상 조직의 커버 및/또는 상처의 폐쇄를 위해 수술 부위 또는 기타 상처에 적용될 수 있다. 상기 폴리머 접착 필름은 구강 조직 또는 내부 조직과 같은 습한(wet) 조직에 접착할 수 있도록 만들어질 수 있으며, 물 또는 찌꺼기가 상처에 들어가는 것을 방지하도록 방수성(water-proof)일 수 있다. 또한, 상기 폴리머 접착 필름은 제거 필요성이 없는 생분해성일 수 있다. 상기 폴리머 접착 필름은 치료 촉진을 위해 상처 또는 수술 부위에 방출되는 치료 제형 또는 의약품을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 접착 필름은 특히 발치 또는 치과 임플란트 식립(dental implant insertion)과 같은 구강 수술 과정 후 구강 조직 내 수술 부위를 폐쇄하는 것에 있어서 특히 유용할 수 있으나 이들로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 구현예의 평면도를 나타낸다.
도 2는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 2 구현예의 평면도를 나타낸다.
도 3은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 3 구현예의 평면도를 나타낸다.
도 4는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 3 구현예 부분의 투시도를 나타낸다.
도 5는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 4 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 6은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 5 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 7은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 6 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 8은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 7 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 9는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 8 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 10은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 9 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 11은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 10 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 12는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 11 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 13은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 12 구현예의 절단면도를 나타낸다.
도 14는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 13 구현예의 평면도를 나타낸다.
도 15는 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 14 구현예의 평면도를 나타낸다.
도 16은 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 제 15 구현예 부분의 투시도를 나타낸다.
수술 절개 및 기타 상처는 1차 유합(primary intention) 또는 2차 유합(secondary intention)으로 치료할 수 있다. 1차 유합에 의한 치료에서, 모든 조직은 함께 모아지고 기계적 수단에 의해 고정된다. 대조적으로, 2차 유합에 의한 치료는 상처의 가장자리(margins)가 완전히 가까워(폐쇄)지지 않아 해당 상처가 부분적으로 개방된 상태에서 일어날 수 있다. 그러나, 분명히 상이하고 더 늦은 과정(즉, "바텀업(buttom)"으로 치료)에 의한다고 하더라도, 상처는 여전히 치유될 수 있다. 1차 유합에 의한 치료가 2차 유합에 의한 치료보다 바람직할 수 있다. 그 이유는 1차 유합에 의한 치료가 감염의 위험을 최소화하고, 흉터 조직의 형성을 감소시키며, 치료하는 동안의 불편함을 최소화하고, 빠른 치료를 가능하게 하기 때문이다. 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름 구현예는, 폴리머 접착 필름의 제 1 표면에 배열된 마이크로 패턴이 방향성 세포 성장을 촉진하는 동안, 1차 유합에 의한 치료가 용이하도록 다양한 조직에 있어서 상처 끝을 함께 고정하는데 사용될 수 있다.
또한, 여기에서 설명된 폴리머 접착 필름은 수술 부위의 가장자리가 함께 모아지기 어려운 경우에 있어서, 수술 부위 또는 상처를 폐쇄하기 위한 용도로 특히 유용하다. 일례로 틈이 너무 커서 완전히 폐쇄되기 어려운 발치와 같은 경우이다. 이러한 경우에 폴리머 접착 필름의 마이크로 패턴은 수술 부위의 최상부를 지나면서 방향성 세포 성장을 촉진할 수 있다. 이로써 상기 수술 부위에서 모든 조직이 함께 모아지지 않더라도, 상기 수술 부위가 1차 유합의 진행하에 있는 것처럼 행동한다. 따라서 상기 수술 부위는 빠른 치료가 가능하도록 탑다운(top down) 및 버텀업(buttom up)으로 치료된다.
예시적인 구현예들이 첨부 도면들을 참고하여 설명된다. 여기서, 유사 참조 번호는 도면 전체에서 유사 특징을 나타내기 위해 일관되게 사용된다. 도 1은 폴리머 접착 필름(100) 구현예의 평면도를 나타낸다. 상기 폴리머 접착 필름(100)은 폴리머 접착 필름(100)의 한쪽 측면에 배열된 마이크로 패턴 부분(104) 및 비-패턴 부분(102)을 포함한다. 사용 시, 상기 마이크로 패턴 부분(104)은 수술 부위 또는 상처 상에 직접 배치되고 비-패턴 부분(102)은 수술 부위의 양쪽에 배치된다. 아래에 더 자세히 설명된 바와 같이, 상기 마이크로 패턴 부분(104)의 마이크로 패턴은 상처를 보다 빠르게 치료하기 위하여 마이크로 패턴을 따라 방향성 세포 성장을 용이하게 하도록 배치된다.
상기 폴리머 접착 필름(100)은 상기 필름(100)이 적용되는 특정 조직에 사용되기 적합한 폴리머로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리머는 생체적합성 및 생분해성, 사용될 특정 조직과의 기계적 상용성, 적절한 습기 또는 건조한 조건 하에서 강한 접착력, 최소화된 염증 반응 유발 및 치료 제형 또는 의약품 제제 전달 능력과 같은 특징의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 상기 폴리머 접착 필름은 구강 또는 내부 점막 조직과 같이 습한 조직에 접착하는 것으로 알려진 폴리머로부터 형성될 수 있고, 물 또는 찌꺼기가 상처에 들어가는 것을 방지하는 방수성일 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 폴리머 접착 필름(100)을 형성하기 위해 사용된 폴리머는, 참조로 전체 내용이 여기에 결합된 미국 특허출원 공보 제2003/0118692호에 설명되어 있는 것들과 같이, 글리세롤 및 이산(diacid)의 생분해성 축합 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리머 접착 필름(100)은 폴리(글리세롤 세바케이트), 저 아크릴화도(low acrylation)를 갖는 폴리(글리세롤 세바케이트)-아크릴레이트, 고 아크릴화도(high acrylation)를 갖는 폴리(글리세롤 세바케이트)-아크릴레이트, 폴리(글리세롤 세바케이트)-아크릴레이트-코-폴리(에틸렌 글리콜)네트워크, 폴리(글리세롤 말로네이트), 폴리(글리세롤 석시네이트), 폴리(글리세롤 글루타레이트), 폴리(글리세롤 아디페이트), 폴리(글리세롤 피멜레이트), 폴리(글리세롤 수베레이트), 폴리(글리세롤 아젤레이트), 탄소 원자 수 10 초과, 15 초과, 20 초과 및 25 초과인 이산(diacids) 및 글리세롤의 폴리머, 글리세롤 및 비-지방족 이산의 폴리머 및 그것들의 혼합물로 구성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 테레프탈산 및 카르복시페녹시프로판과 같은 아민 및 방향족 그룹이 탄소 사슬에 결합될 수 있다. 폴리머 내의 체인 간(inter-chain) 상호작용을 변형시키기 위한 방향족 그룹, 지방족 그룹 및 할로겐 원자, 및 폴리머의 생물학적 특성을 변형시키기 위한 아미노산 및 기타 생체분자, 및 가교를 가능하게 하는 위치 개수를 증가시키기 위한 아민 및 하이드록실(hydroxyl)과 같은 치환기를 상기 이산(diacids)은 또한 포함할 수 있다.
상기 폴리머는 생체분자, 친수성 그룹, 소수성 그룹, 비-단백질 유기 그룹, 산, 저분자, 생리활성제, 방출이 조절된(controlled-release) 치료제 또는 의약품, 또는 그것들의 조합을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 폴리머는 조직과 상용성있는 세포와 함께 심어질(seeded) 수 있으며, 상기 폴리머 접착 필름(100)은 신속한 치료를 가능하게 하도록 상기 조직을 커버 하도록 설계된다.
상기 폴리머 접착 필름(100)은, 상기 폴리머 접착 필름(100)이 적용되는 조직과 공유 가교가 촉진되도록, 알데히드 작용기(DXTA)를 가진 산화 덱스트란의 얇은 층으로 예컨대 스핀 코팅에 의해서 코팅될 수 있다. 상기 DXTA의 알데히드 그룹이 폴리머 접착 필름(100) 표면의 글리세롤 서브유닛으로부터 자유 하이드록실 그룹을 가진 헤미아세탈을 형성하는 동안, DXTA의 말단 알데히드 그룹은 이민(imine)을 형성하는 단백질 내의 레지던트(resident) 아민 그룹과 반응한다. 상기 DXTA의 사용은 구강 또는 내부 조직과 같이 습한 환경에 있어서, 조직에 대한 폴리머 접착 필름(100)의 접착력을 증가시키는데 특히 유용하다.
상기 마이크로 패턴 부분(104) 및 비-패턴 부분(102)의 상대적 폭은 필름(100)의 사용 의도에 따라 폴리머 접착 필름(100)에 있어서 다양한 길이로 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 2는 폴리머 접착 필름(200)의 제 2 구현예의 평면도를 나타내는데, 여기서 마이크로 패턴 부분(204)은 폴리머 접착 필름(200)의 전체 표면 위로 연장된다. 더욱이, 폴리머 접착 필름(100, 200)의 크기(dimensions)는 특정한 적용에 있어서 필요에 따라 변형될 수 있다. 예를 들어, 여기 설명된 다양한 구현예에서의 폴리머 접착 필름 전체 두께는 필름의 유연성 및 강도 사이의 적절한 균형을 유지하도록 조절될 수 있다.
도 3은 폴리머 접착 필름(300)의 제 3 구현예의 평면도를 나타낸다. 상기 평면도는 방향성 세포 성장의 촉진을 위한 마이크로 패턴 부분(304) 및 조직에 대한 폴리머 접착 필름(300)의 접착력을 향상시키기 위한 나노패턴 부분(306)을 포함한다. 도 4는 나노-패턴 부분(306)의 투시도를 나타낸다. 도 4에 나타난 것처럼, 상기 나노-패턴 부분(306)은, 폴리머 접착 필름(300)의 나노-패턴 부분(306) 표면에 배열된 기둥(pillars)(408)의 배열(array)을 포함한다. 상기 기둥(408)은 접착력 향상을 위해 계면 접촉을 최대화함으로써, 필름(300)이 조직의 울퉁불퉁한 표면에 순응하는 것 및 접착하는 것을 허용하고, 이로써 상기 기둥은 조직에 대한 폴리머 접착 필름(300)의 접착력을 향상시킨다.
나노-패턴 부분(306)의 기둥(408)을 제조하는데 사용되는 몰드는 몰드 생성을 위한 포토리소그래피 및 반응성 이온 에칭의 조합을 사용하여 실리콘 기판을 패턴화함으로써 제조될 수 있다. 상기 기둥(408)은 예를 들어, 특정 폴리머에 적절한 자외선 또는 열을 사용하여 몰드에 폴리머 접착 필름(300)을 캐스팅하고 접착 필름(300)을 큐어링(curing) 함으로써 형성될 수 있다. 팁 폭(w), 높이(h) 및 피치(p)를 포함하는 기둥(408)의 크기는 상기 폴리머 접착 필름(300)이 부착되는 조직에 따라 다양할 수 있다. 하나의 구현예에서, 상기 기둥(408)은 약 100㎚ 내지 약 1㎛ 범위의 팁(tip) 폭(w) 및 약 0.8㎛ 내지 약 3㎛의 기둥 높이(h)를 포함할 수 있다. 이상에서 설명된 것처럼 나노-패턴 부분(306)은 폴리머 접착 필름(300)의 접착 특성을 추가적으로 향상시키기 위해 DXTA 층으로 코팅될 수 있다.
도 5는 폴리머 층(502)으로 구성된 폴리머 접착 필름(500) 및 폴리머 층(502)의 한쪽 측면에 배열된 마이크로 튜브(506)로 구성된 마이크로 패턴 부분(504)의 제 4 구현예의 절단면도를 나타낸다. 상기 접착 필름(500)의 마이크로 패턴 부분(504)은 각각 도 1 내지 3의 구현예에 나타난 폴리머 접착 필름(100, 200, 300)의 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)처럼 결합될 수 있다. 도 5에 나타난 것처럼, 상기 마이크로 튜브(506)는 재생될(repaired) 조직 세포가 마이크로 튜브(506)를 통해 방향적으로 성장하도록, 밀접하게 충전(closely packed)될 수 있다. 생분해성 폴리머 접착 필름(500)이 분해될 때, 상기 세포는 치료 과정을 완수하기 위하여 필름(500)에 의해 남겨진 틈(gaps)을 채울 것이다.
상기 마이크로 튜브(506)는 상업적으로 이용가능하고 바람직하게는 정제된, 탄소 마이크로 튜브 또는 기타 종류의 마이크로 튜브일 수 있다. 예를 들어, 단일 벽 마이크로 또는 나노 튜브, 다중벽 마이크로 또는 나노 튜브, 대나무(bamboo) 마이크로 또는 나노 튜브 및 그밖에 유사한 것들이다. 상기 마이크로 튜브(506)는 생분해될 수 있는 탄소 또는 기타 물질로 형성될 수 있다.
상기 마이크로 튜브(506)의 직경(D)은 폴리머 접착 필름(500)이 부착될 수 있는 상처 또는 수술 부위 주변 세포를 수용할 수 있는 크기일 수 있다. 상기 마이크로 튜브(506)의 직경(D)은 적어도 하나의 바이오 셀 또는 적어도 하나의 세포 프로세스(cell process) 사이즈만큼 작을 수 있고, 세포 그룹(a group of cell)의 조합된 크기를 수용할 수 있는 크기일 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 마이크로튜브(506)의 직경(D)은 약 0.5㎛ 내지 약 100㎛이거나, 100㎛보다 크거나, 또는 약 10㎛ 내지 약 40㎛ 사이일 수 있다. 상기 마이크로튜브(506)의 길이는 원하는 적용에 따라 다양할 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 마이크로튜브(506)는 마이크로 패턴 영역(104, 204, 304)을 가로질러 완전히 늘어날(stretch) 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 마이크로튜브(506)는 마이크로 패턴 영역(104, 204, 304)의 폭보다 짧을 수 있고, 서로 겹칠 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 폴리머 접착 필름(500)은 예를 들어, 캐스팅 또는 압출에 의해 폴리머 층(502)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 그 다음, 마이크로 튜브(506)는 폴리머 층(502)이 반고체 상인 동안, 예를 들어 롤링, 분사, 또는 담금에 의해 폴리머 층(502)에 적용될 수 있다. 상기 폴리머 층(502)은 동일한 방향으로 폴리머 분자를 정렬하도록 러빙(rubbed)되거나 또는 한 방향으로 빗겨질(combed) 수 있다. 폴리머 분자와 마이크로튜브(506)의 물리적 접촉은 마이크로튜브(506)를 일반적으로 동일한 방향으로 정렬시킨다. 상기 폴리머 층(502)은 마이크로튜브(506)의 방향을 고정하도록, 예를 들어 자외선 또는 열에 의해 경화(curing) 될 수 있다. 상기 폴리머 층(502)을 역 에칭(etching back) 하는 추가 단계는 또한 세포가 튜브를 통해 보다 용이하게 성장할 수 있게, 마이크로튜브(506)의 큰 부분을 노출시키도록 수행될 수 있다.
도 6은 폴리머 층(602)으로 구성된 폴리머 접착 필름(600) 및 폴리머 층(602)의 한쪽 측면에 배열된 마이크로튜브(506)로 구성된 마이크로 패턴 부분(604)의 제 15 구현예의 절단면도를 나타낸다. 상기 폴리머 접착 필름(600)은, 재생될 조직 세포가 마이크로튜브(506) 사이에서 그리고 마이크로튜브를 통해서 방향적으로 성장할 수 있도록 폴리머 접착 필름(600)의 마이크로튜브(506)가 이격될 수 있는 것을 제외하고는, 도 5의 폴리머 접착 필름(500)과 유사하다. 생분해성 폴리머 접착 필름(600)이 분해될 때, 상기 세포는 치료 과정을 완료하기 위해 필름(600)에 의해 남겨진 틈을 채울 것이다.
도 7은 폴리머 층(702)으로 구성된 폴리머 접착 필름(700) 및 폴리머 층(702)의 한쪽 측면에 배열된 마이크로튜브(506a, 506b)로 구성된 마이크로 패턴 부분(704)의 제 16 구현예의 절단면도를 나타낸다. 상기 폴리머 접착 필름(700)은, 제 1 방향으로 배열된 마이크로튜브(506a)의 제 1 층 및 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 배열된 마이크로튜브(506b)의 제 2 층을 포함하는 마이크로튜브(506a, 506b)를 제외하고는, 도 5의 폴리머 접착 필름(500)과 유사하다. 상기 수직 마이크로튜브 506a, 506b는 두 방향에서의 방향성 세포 성장을 가능하게 한다. 생분해성 폴리머 접착 필름(700)이 분해될 때, 상기 세포는 치료 과정을 완료하기 위해 필름에 의해 남겨진 틈을 채울 것이다.
하나의 구현예에서, 상기 폴리머 접착 필름(700)은 폴리머 층(702)의 형성에 의해 형성될 수 있다. 그 다음, 마이크로튜브(506a)는 상기 폴리머 층(702)이 반고체 상 인 동안 폴리머 층(702)에 적용될(applied) 수 있다. 상기 폴리머 층(702)은 폴리머 분자 및 마이크로튜브(506a)가 동일한 방향으로 정렬되도록 러빙(rubbed)되거나 또는 한 방향으로 빗겨질 수 있다. 수직 방향으로 배향된 폴리머 및 마이크로튜브(506b)의 제 2 층은 제 1 폴리머 층(702) 위에 덮어 씌워질 수 있다. 이어서 상기 폴리머 층(702)은 경화될 수 있고, 상기 폴리머 층(702)의 역 에칭(etching back)이 마이크로튜브(506a, 506b)의 더 큰 부분을 노출시키도록 수행될 수 있다.
도 8은 폴리머 층(802)으로 구성된 폴리머 접착 필름 및 폴리머 층(802)의 한 쪽 측면에 배열된 마이크로 융기(micro-ridges)(806)로 구성된 마이크로 패턴 부분(804)의 제 17 구현예의 절단면도를 나타낸다. 상기 접착 필름(800)의 마이크로 패턴 부분(804)은 각각 도 1 내지 3의 구현예에 나타난 폴리머 접착 필름(100, 200, 300)의 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)처럼 결합될 수 있다. 상기 마이크로 융기(806)는 서로 평행하게 배열되며, 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)의 길이를 확장할 수 있다. 상기 폴리머 접착 필름(800)이 상처 또는 수술 부위에 적용 될 때, 상기 마이크로 융기(806)는 마이크로 융기 사이에서 그리고 상처 또는 수술 부위를 가로지르도록(해당 부위에 수직으로) 세포 성장이 방향을 가지도록 한다(direct the cell growth). 생분해성 폴리머 접착 필름(800)이 분해될 때, 상기 세포는 치료 과정을 완료하도록 필름(800)에 의해 남겨진 틈을 메울 것이다.
상기 마이크로 융기(806)는 다양한 기하 또는 불규칙한 형상으로 형성될 수 있다. 도 8에 나타난 것처럼, 상기 마이크로 융기(806)는 폴리머 층(802)로부터 확장된 반원의 단면 형상을 가질 수 있다. 도 9는 폴리머 층(902)으로 구성된 폴리머 접착 필름(900) 및 직사각형의 단면 형상을 가진 마이크로 융기(906)로 구성된 마이크로 패턴 부분(904)의 제 18 구현예의 절단면도를 나타낸다. 도 10은 폴리머 층(1002)으로 구성된 폴리머 접착 필름(1000) 및 삼각형의 단면 형상을 가진 마이크로 융기(1006)로 구성된 마이크로 패턴 부분(1004)의 제 19 구현예의 절단면도를 나타낸다. 기타 다양한 구현예에서 상기 마이크로 융기는 부분적 계란형, 아크, 사다리꼴, 정사각형, 불규칙 다면각, 및 그것들의 조합과 같은 기타 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 마이크로 융기(806, 906, 1006) 사이의 간격(spacing)(S)의 폭은 폴리머 접착 필름(800, 900, 1000)이 부착될 상처 또는 수술 부위 주변 세포를 수용할 수 있는 사이즈일 수 있다. 상기 마이크로융기(806, 906, 1006) 사이의 간격(S)은 적어도 하나의 바이오 셀 또는 적어도 하나의 세포 프로세스(cell process) 크기만큼 작을 수 있고 또는 세포 그룹의 조합된 크기를 수용할 수 있는 사이즈일 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 마이크로 융기(806, 906, 1006) 사이의 간격(S)은 약 0.5㎛ 내지 약 100㎛ 사이이거나, 100㎛ 보다 크거나, 또는 약 10㎛ 내지 약 40㎛ 사이일 수 있다. 상기 마이크로 융기(806, 906, 1006)의 폭(W) 및 높이(H)는 적용에 따라 다양할 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 폴리머 접착 필름(800, 900, 1000)은 예를 들어, 캐스팅 또는 압출에 의해 폴리머 층(802, 902, 1002)을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그 다음, 마이크로융기(806, 906, 1006)는 폴리머 층(802, 902, 1002)이 반고체 상인 동안 예를 들어, 폴리머 층(802, 902, 1002)에 음각(nagative) 마이크로 몰드를 적용함으로써 폴리머 층(802, 902, 1002)에 형성될 수 있다. 상기 폴리머 층(802, 902, 1002)은 예를 들어, 자외선 또는 열에 의해 경화될 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 마이크로융기(806, 906, 1006)는 예를 들어 포토레지스트 및 에칭 공정과 같은 기타 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 11은 폴리머 층(1102)으로 구성된 폴리머 접착 필름(1100) 및 폴리머 층(1102)의 한 쪽 측면에 배열된 마이크로 트러프(1106)로 구성된 마이크로 패턴 부분(1104)의 제 10 구현예의 절단면도를 나타낸다. 상기 접착 필름(1100)의 마이크로 패턴 부분(1104)은 각각 도 1 내지 3의 구현예에서 나타난 폴리머 접착 필름(130, 200, 300)의 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)처럼 포함될 수 있다. 상기 마이크로 트러프(1106)는 서로 평행하게 배열되고 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)의 길이를 확장할 수 있다. 폴리머 접착 필름(1100)이 상처 또는 수술 부위에 적용되었을 때, 상기 마이크로 트러프(1106)는 마이크로 트러프(1106) 사이 및 상처 또는 수술 부위를 가로지르도록(해당 부위에 수직으로) 세포 성장이 방향을 가지도록 한다(direct the cell growth). 생분해성 폴리머 접착 필름(1100)이 분해될 때, 상기 세포는 치료 과정을 완료하기 위해 필름(1100)에 의해 남겨진 틈을 채울 것이다.
상기 마이크로 트러프(1106)는 다양한 기하 형상 또는 불규칙 형상으로 형성될 수 있다. 도 11에 나타난 것처럼, 마이크로 트러프(1106)는 폴리머 층(1102) 내로 연장된 반원과 같은 형상의 단면을 가질 수 있다. 도 12는 폴리머 층(1202)으로 구성된 폴리머 접착 필름(1200) 및 직사각형 단면 형상을 가진 마이크로 트러프(1206)로 구성된 마이크로 패턴 부분(1204)의 제 11 구현예의 절단면도를 나타낸다. 도 13은 폴리머 층(1302)으로 구성된 폴리머 접착 필름(1300) 및 삼각형의 단면 형상을 가진 마이크로 트러프(1036)로 구성된 마이크로 패턴 부분(1304)의 제 12 구현예의 절단면도를 나타낸다. 기타 다양한 구현예에서, 마이크로 트러프는 부분 타원형, 아크, 사다리꼴, 정사각형, 불규칙 다면각, 및 그것들의 조합과 같은 기타 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 마이크로 트러프(1106, 1206, 1306)의 폭(W)은 폴리머 접착 필름(1100, 1200, 1300)이 부착되는 상처 또는 수술 부위의 주변 세포를 수용할 수 있는 사이즈일 수 있다. 상기 마이크로 트러프(1106, 1206, 1306)의 폭(W)은 적어도 하나의 바이오 세포 또는 적어도 하나의 세포 프로세스 크기만큼 작을 수 있고 세포 그룹의 조합된 크기를 수용할 수 있는 사이즈일 수 있다. 다양한 구현예에서, 마이크로 트러프(1106, 1206, 1306) 사이의 폭(W)은 약 0.5㎛ 내지 약 130㎛ 사이이거나, 130㎛보다 크거나, 또는 약 13㎛ 내지 약 40㎛ 사이일 수 있다. 상기 마이크로 트러프(1106, 1206, 1306)의 높이(H) 및 사이 간격(S)은 적용에 따라 다양할 수 있다.
하나의 구현예에서, 상기 폴리머 접착 필름(1100, 1200, 1300)은 예를 들어, 캐스팅 또는 압출에 의해 폴리머 층(1102, 1202, 1302)을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그 다음 마이크로 트러프(1106, 1206, 1036)는 폴리머 층(1102, 1202, 1302)이 반고체 상인 동안 예를 들어, 폴리머 층(1102, 1202, 1302)에 양각(positive) 마이크로 몰드를 적용하는 것에 의해 폴리머 층(1102, 1202, 1302)에 형성될 수 있다. 상기 폴리머 층(1102, 1202, 1302)은 예를 들어, 자외선 또는 열에 의해 경화될 수 있다. 다양한 구현예에서, 마이크로 트러프는 예를 들어, 포토레지스트 및 에칭 공정과 같은 기타 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 14는 폴리머 층(1402)에 서로 평행하게 배열된 수많은 마이크로 특징체(micro-features)(1406)를 포함하는 폴리머 접착 필름(1400)의 제 13 구현예의 평면도를 나타낸다. 상기 마이크로 특징체(1406)는 각각 도 8 내지 13에 나타난 마이크로 융기(806, 906, 1006) 또는 마이크로 트러프(1106, 1206, 1306)일 수 있다. 도 14의 구현예의 마이크로 특징체(1406)가 직선 측면을 가지는 것처럼 나타나더라도, 다양한 구현예에서 마이크로 특징은 물결 모양(wavy), 들쭉날쭉한(jagged), 또는 기타 형상일 수 있다.
도 15는 폴리머 층(1502)에 배열된 몇 개의 제 2 마이크로 특징체(1506b)를 가로지르는(intersecting) 몇 개의 제 1 마이크로 특징체(1506)를 포함하는 폴리머 접착 필름(1500)의 제 14 구현예의 평면도를 나타낸다. 상기 제 1 마이크로 특징체(1506a)는 서로 평행하게 배열되며 제 2 마이크로 특징체(1506b)에 수직이다. 상기 마이크로 특징체(1506a, 1506b)는 각각 도 11 내지 13에 나타난 마이크로 트러프(1106, 1206, 1306)일 수 있다. 상기 수직인 마이크로 특징체(1506a, 1506b)는 폴리머 접착 필름(1500)이 적용되는 상처 또는 수술 부위에 대해 수직 및 평행인 이방향성(bi-directional) 세포 성장을 허용한다.
도 16은 폴리머 층(1602)으로 구성된 폴리머 접착 필름(1600) 및 폴리머 층(1602)의 한 쪽 측면에 배열된 나노패턴 기둥(1608) 및 마이크로 융기(1606)의 조합으로 구성된 마이크로 패턴 부분(1604)의 제 15 구현예의 투시도를 나타낸다. 상기 접착 필름(1600)의 마이크로 패턴 부분(1604)은 각각 도 1 내지 3의 구현예에서 나타난 폴리머 접착 필름(100, 200, 300)의 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)처럼 포함될 수 있다. 상기 마이크로 융기(1606)는 서로 평행하게 배열되고 마이크로 패턴 부분(104, 204, 304)의 길이를 확장할 수 있다. 상기 마이크로 융기(1606)는 다양한 기하 형상 또는 불규칙 형상으로 형성될 수 있고 각각 도 8, 9 및 10에 설명된 마이크로 융기(806, 906, 1006)처럼 형성되고 간격을 둘 수 있다. 상기 기둥(1608)은 도 4에 설명된 기둥(408)의 전체 또는 일부로서 형성된다.
상기 폴리머 접착 필름(1600)이 상처 또는 수술 부위에 적용될 때, 나노패턴 기둥(1608)은 상처 또는 수술 절개 부위에 대한 폴리머 접착 필름(1600)의 접착력을 증가시키는 동안, 상기 마이크로 융기(1606)는 마이크로 융기(1606) 사이에서 그리고 상처 또는 수술 부위를 가로지르도록(즉, 해당 부위에 수직으로) 세포가 방향을 가지도록 하여 방향성 세포 성장이 일어나도록 한다.
상기 생분해성 폴리머 접착 필름(1600)이 분해될 때, 상기 세포는 치료 과정을 완료하기 위해 필름(1600)에 의해 남겨진 틈을 메운다.
하나의 구현예에서, 상기 폴리머 접착 필름(1600)은 예를 들어, 캐스팅 또는 압출에 의해 폴리머 층(1602)을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그 다음, 마이크로융기(1606) 및 기둥(1608)은 폴리머 층(1602)이 반고체 상인 동안 예를 들어, 폴리머 층(1602)에 대한 음각 마이크로몰드를 적용하는 것에 의해 폴리머 층(1602)에 형성될 수 있다. 상기 폴리머 층(1602)은 예를 들어, 자외선 또는 열에 의해 경화될 수 있다.
구체적으로 설명된 구현예들 및 방법들에 있어서, 첨부된 청구범위에 의해 한정하려고 의도된 발명의 범위를 벗어남이 없이 변화 및 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 비록 접두사 "마이크로-" 및 "나노-"가 본 명세서 및 청구범위의 여러 부분에서 사용되지만, 다양한 구현예에서, 마이크로 특징체가 나노 크기로 형성될 수 있으며 그 반대도 마찬가지라는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 구현예들의 특징은 특정 구현예들에서 조합될 수 있음이 고려되어야 한다.

Claims (32)

  1. 방향성 세포 성장을 촉진하기 위하여 상처 조직에 적용하는 폴리머 접착 필름으로서,
    상기 폴리머 접착 필름 제 1 표면에 배열된 마이크로 패턴을 포함하고,
    상기 마이크로 패턴은 상처 조직 세포가 마이크로 패턴 내에서 방향성 성장을 허용하도록 하는 사이즈인 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 폴리머 접착 필름 제 1 표면 부분에만 배열된 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 복수의 마이크로 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 일반적으로 제 1 방향으로 배열된 제 1의 복수 개의 마이크로 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 일반적으로 제 2 방향으로 배열된 제 2의 복수 개의 마이크로 튜브를 더 포함하고,
    상기 제 2 방향은 제 1 방향에 일반적으로 수직인 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로튜브는 상처 조직의 단일 세포 크기보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이크로튜브는 약 0.5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 복수의 마이크로 융기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로 융기는 직사각형, 정사각형, 원형의 일부, 타원형의 일부 또는 삼각형의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로 융기는 상처 조직의 단일 세포 크기보다 큰 거리에서 서로 이격하여 있는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로융기는 약 0.5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 거리에서 서로 이격하여 있는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 마이크로 융기는 마이크로 융기 각각에 배열된 복수의 기둥을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 복수의 마이크로 트러프(trough)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 트러프는 제 2의 복수의 마이크로 트러프에 수직으로 배열된 제 1의 복수의 마이크로 트러프를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 마이크로 트러프는 직사각형, 정사각형, 원형의 일부, 타원형의 일부 또는 삼각형의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 마이크로 트러프는 상처 조직의 단일 세포 크기보다 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 마이크로 트러프는 약 0.5㎛ 내지 약 100㎛ 사이의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 접착 필름은 글리세롤 및 이산(diacid)의 생분해성 축합 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 폴리머 접착 필름은 폴리(글리세롤 세바케이트), 저 아크릴화도(low acrylation)를 가진 폴리(글리세롤 세바케이트)-아크릴레이트, 고 아크릴화도(high acrylation)을 가진 폴리(글리세롤 세바케이트)-아크릴레이트, 폴리(글리세롤 세바케이트)-아크릴레이트-코-폴리(에틸렌 글리콜)네트워크, 폴리(글리세롤 말로네이트), 폴리(글리세롤 석시네이트), 폴리(글리세롤 글루타레이트), 폴리(글리세롤 아디페이트), 폴리(글리세롤 피멜레이트), 폴리(글리세롤 수베레이트), 폴리(글리세롤 아젤레이트), 10 초과의 탄소 원자를 포함하는 이산(diacid) 및 글리세롤의 폴리머, 15 초과의 탄소 원자를 포함하는 이산 및 글리세롤의 폴리머, 20 초과의 탄소 원자를 포함하는 이산 및 글리세롤의 폴리머, 25 초과의 탄소 원자를 포함하는 이산 및 글리세롤의 폴리머, 글리세롤과 비-지방족 이산의 폴리머로 구성된 그룹에서 선택된 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 조직은 잇몸 조직인 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름.
  21. 방향성 세포 성장 촉진을 위하여 상처 조직에 적용하는 폴리머 접착 필름을 형성하는 방법으로서,
    폴리머 접착 필름 제 1 표면에 배열된 마이크로 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 마이크로 패턴은 상처 조직 세포가 마이크로 패턴 내에서 방향성 성장을 허용하도록 하는 사이즈인 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 복수의 마이크로 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴의 형성은 제 1의 복수의 마이크로 튜브를 제 1 폴리머 접착 필름에 적용하는 것 및 제 1 폴리머 접착 필름을 경화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    제 1의 복수의 마이크로 튜브를 노출시키기 위하여 제 1 폴리머 접착 필름을 에칭하는 것을 더 포함하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    제 1의 복수의 마이크로 튜브를 제 1 방향에서 일반적으로 정렬(aligning) 하는 것을 더 포함하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    제 1 폴리머 접착 필름은 제 1의 복수의 마이크로 튜브를 제 1 방향에서 일반적으로 정렬하기 위하여 러빙(rubbing) 하는 것을 더 포함하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    제 2의 복수의 마이크로 튜브를 제 2 폴리머 접착 필름에 적용하는 단계,
    제 2 방향에서 제 2의 복수의 마이크로 튜브를 일반적으로 정렬하기 위하여 제 2 폴리머 접착 필름을 러빙하는 단계 및
    제 2 폴리머 접착 필름을 제 1 폴리머 접착 필름에 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 방향은 제 2 방향에 대해 일반적으로 수직인 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 복수의 마이크로 융기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 마이크로 융기는 마이크로 융기 각각에 배열된 복수의 기둥을 더 포함하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 마이크로 트러프는 몰드(mold)를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 마이크로 패턴은 복수의 마이크로 트러프를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 마이크로 트러프는 몰드(mold)를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 접착 필름 형성 방법.
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