KR20160100057A

KR20160100057A - 카테콜기를 함유한 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자로 표면 개질된 생체 재료 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160100057A
Application number: KR1020150022541A
Authority: KR
Inventors: 한동근; 정윤기; 강종희; 조영진; 이유진; 서시웅
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-08-23

Abstract

본 발명은 카테콜기를 함유한 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자로 생체재료를 표면 개질하여 코팅 안정성 및 생체 적합성이 향상된 생체 재료 및 이와 같은 생체 재료로 이루어지는 의료용 소재 및 용품, 또한, 생체 재료의 표면 개질 방법을 제공한다.

Description

카테콜기를 함유한 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자로 표면 개질된 생체 재료 및 그 제조 방법{SURFACE-MODIFIED BIOMATERIALS BY BIOCOMPATIBLE POLYMER CONTAINING ADHESIVE CATECHOL DERIVATIVE AND PREPARING METHOD THEREOF}

본 발명은 생체 적합성 고분자를 이용하여 표면 개질한 생체 재료에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 카테콜기를 함유한 접착 유도체를 도입한 생체 적합성 고분자를 이용하여 표면 개질한 생체재료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 의료용 소재 및 용품으로서, 비분해성 합성고분자인 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 테프론(PTFE, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(polysulfone, PS)으로 구성된 군에서 선택되는 열가소성 고분자와 페놀수지(Phenol) 및 에폭시(epoxy resin)로 구성되는 군에서 선택되는 열경화성 고분자와 천연 고무, 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid), PLCL (poly(e-caprolactone-co-lactide), 폴리다이옥산논(PDO), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리포스파겐 및 그들의 공중합체로 구성되는 군에서 선택되는 분해성 고분자, 히알루론산, 알긴산, 키토산, 콜라겐, 젤라틴 및 폴리아미노산로 구성되는 군에서 선택되는 천연 고분자, 스테인리스스틸(SS), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트-크롬(Co-Cr), 백금-크롬, 탄탈륨, 티타늄, 나티놀, 금, 백금, 은, 마그네슘, 철 및 그의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속, 그리고 하이드록시아파타이트(HA), 베타-트리칼슘포스페이트(b-TCP) 등의 세라믹과, 이들의 복합체 등의 생체 재료가 사용되고 있다.

이들 생체재료들은 기계적 물성이 뛰어나고, 열적 및 화학적 안정성을 갖기 때문에 카테터(catheter), 드레인(drain), 션트(shunt), 케뉼라(cannula), 튜브(tube), 가이드와이어(guide wire), 뼈칩(bone chip), 도관, 핀, 막대(rod), 나사(screw), 판(plate), 봉합사, 패치(patch), 풍선, 스텐트, 혈관, 멤브레인, 센서, 치과용 임플란트, 치과 재료, 조직재생용 지지체, 약물/유전자 전달체 등의 다양한 의료용 소재 및 용품으로 사용되어 왔다.

그러나 이와 같은 소재들은 대부분, 혈액이나 조직에 직접적으로 접촉했을 때, 그 표면에 단백질, 혈소판, 세포 등이 잘 달라붙는 바이오 파울링(biofouling) 의 문제를 일으킨다. 더불어, 점차적으로 혈전현상과 염증반응 또한 발생한다.

따라서 최근에는 이와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 생체소재의 표면을 개질하는 다양한 방법이 개발되고 있다.

K. Jalili 등은, 폴리하이드록시 메타크릴레이트(PHEMA)와 폴리이소프로필아크릴아마이드(PNIPAM)로 구성된 디블록 공중합체 브러시로 표면 개질하는 방법을 개시하고 있으며(K. Jalili, Macromolecules, 46: 5260-5278, 2013), M. Li 등은, 폴리에틸렌메타크릴레이트(PEGMA)), 메타크릴로일옥시 에틸 다이메틸 설포프로필 암모니움 하이드록사이드((2-(methacyloyloxy)ethyl)dimethyl-(3-sulfopropyl) ammoniumhydroxide, DMAPS), 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(PEGDMA)를 이용한 UV 유도 중합과 티올-엔-클릭(thiol-ene click) 반응에 의한 개질에 대해 개시하고 있다(M. Li 등, Langmuir 28: 16408-16422, 2012). 또한, T. Ngo 등은, 폴리디메틸실록산(PDMS) 블럭과 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(PDMAEMA)) 블록의 구성에 의한 개질에 대해 개시하고 있다(T. Ngo 등 Langmuir 30: 358-368, 2014). 또한, J. Roth 등은 알지닌-트립토판 펩타이드 (arginine-tryptophan-rich peptide)에 의한 개질에 대해 개시하고 있다(J. Roth 등 Langmuir 24: 12603-12611, 2008).

그러나 이와 같은 재료들은 혈액 적합성이나 조직 적합성 등에 있어서 한계를 보여주고 있으며, 또한 생체 재료의 개질을 위한 다양한 합성 단계와 정제 과정이 요구되기 때문에 의료용 소재와 용품에 직접적으로 활용하기에는 어려운 점이 있다.

또한, 생체 적합성 고분자 등으로 생체 재료를 코팅하는 방법 역시, 코팅을위해 전처리 공정이 필요하고, 코팅 조건이 복잡하고, 장시간을 필요로 하며, 코팅 비용이 고가라는 점에서 비효율성의 문제가 있다.

그러므로 좀 더 단순한 표면 개질 방법과 간단한 코팅 방법으로 코팅층이 장시간 안정적으로 유지되고, 코팅을 반복하여 코팅 두께를 조절함으로써 생체재료의 형태, 크기, 모양의 구별 없이 생체 재료의 코팅이 가능할 뿐만 아니라 생체 적합성을 대폭 향상시킬 수 있는 생체 재료의 표면 개질 방법에 대한 요구가 존재하였다

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 카테콜기 함유 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 분자로 표면 개질된 생체 재료를 제공한다.

상기 생체 재료에 있어서, 카테콜기 함유 접착 유도체는, 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 3,4-디하이드록시벤질아민(3,4-dihydroxybenzylamine), 3,4-디하이드록신남산(3,4-dihydroxyhydrocinnamic acid), 3,4-디하이드로페닐아세트산(3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid), 3, 4-디하이드록시만델산 (3,4-dihydroxymandelic acid), 3,4-디하이드록시페닐락트산 (3,4-dihydroxyphenyl-lactic acid), 3,4-디하이드록시페닐알라닌 (3,4-dihydroxyphenyl-alanine), 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 (2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethanol), 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜(3,4-dihydroxyphenylethyleneglycol), 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde), 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylglycolaldehyde), 이소프로테레놀(isoproterenol)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나일 수 있다.

또한, 상기 생체 적합성 고분자는 폴리에틸렌글리콜(PEG), 히알루론산(HA), 술폰산 폴리에틸렌글리콜(PEG), 포스포릴콜린(MPC) 유도체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 헤파린, 히루딘 및 알부민으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 생체 재료는, 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 테프론(PTFE, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(polysulfone, PS)으로 구성된 군에서 선택되는 열가소성 고분자와 페놀수지(Phenol) 및 에폭시(epoxy resin)로 구성되는 군에서 선택되는 열경화성 고분자의 비분해성 합성 고분자와 천연 고무; 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), PLGA, PLCL, 폴리다이옥산논(PDO), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PMTC), 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리포스파겐 및 그들의 공중합체로 구성되는 군에서 선택되는 분해성 고분자; 히알루론산, 알긴산, 키토산, 콜라겐, 젤라틴 및 폴리아미노산으로 구성되는 군에서 선택되는 천연 고분자; 스테인리스스틸(SS), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트-크롬(Co-Cr), 백금-크롬, 탄탈륨, 티타늄, 니타놀, 금, 백금, 은, 마그네슘, 철 및 그의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속; 하이드록시파아파타이트 (HA) 또는 베타-트리칼슘 포스페이트(b-TCP)인 세라믹 및 이들의 복합체 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 폴리에틸렌글리콜은 한 쪽 또는 양쪽 말단에 반응성기를 갖는 분자량 200 내지 10,000의 범위의 것이 바람직하고, 상기 히알루론산은 분자량 1,000 내지 5,000,000을 갖는 것이 바람직하며, 상기 술폰산 PEG은 분자량 200 내지 10,000을 갖는 것이 바람직하고, 상기 포스포릴콜린 (MPC) 유도체는 분자량 1,000 내지 200,000을 갖는 것이 바람직하며, 상기 폴리비닐피롤리돈은 분자량 1,000 내지 100,000을 갖는 것이 바람직하고, 상기 헤파린은 분자량 1,000 내지 20,000을 갖는 것이 바람직하며, 상기 히루딘은 분자량 1,000 내지 20,000을 갖는 것이 바람직하고, 또한, 상기 알부민은 분자량 40,000 내지 90,000을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의하면, 본 발명에 의한 생체 재료를 이용하여 만들어지는 의료용 소재로서, 카테터, 드레인, 션트, 케뉼라, 튜브, 가이드와이어, 뼈칩, 도관, 핀, 막대, 나사, 판, 봉합사, 패취, 풍선, 스텐트, 혈관, 멤브레인, 센서, 치과 임플란트, 치과 재료, 조직재생용 지지체 및 약물 또는 유전자 전달체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 의료용 소재가 제공된다.

또, 본 발명에 의하면, 카테콜기 함유 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자로 생체 재료를 코팅하는 것을 포함하는 생체 재료의 표면 개질 방법이 제공된다.

본 발명에 의한 생체 재료의 표면 개질 방법에서 상기 카테콜기 함유 접착 유도체는 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 3,4-디하이드록시벤질아민(3,4-dihydroxybenzylamine), 3,4-디하이드록신남산(3,4-dihydroxyhydrocinnamic acid), 3,4-디하이드로페닐아세트산(3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid), 3, 4-디하이드록시만델산 (3,4-dihydroxymandelic acid), 3,4-디하이드록시페닐락트산 (3,4-dihydroxyphenyl-lactic acid), 3,4-디하이드록시페닐알라닌 (3,4-dihydroxyphenyl-alanine), 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 (2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethanol), 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜(3,4-dihydroxyphenylethyleneglycol), 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드(3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde), 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylglycolaldehyde), 이소프로테레놀(isoproterenol)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 생체 재료의 표면 개질 방법에서 상기 생체 적합성 고분자는, 폴리에틸렌글리콜, 히알루론산, 술폰산 PEG, 포스포릴콜린 (MOC) 유도체, 폴리비닐피롤리돈, 헤파린, 히루딘 및 알부민으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 생체 재료의 표면 개질 방법에서, 상기 생체 재료는, 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 테프론(PTFE, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(polysulfone, PS)으로 구성된 군에서 선택되는 열가소성 고분자와 페놀수지(Phenol) 및 에폭시(epoxy resin)로 구성되는 군에서 선택되는 열경화성 고분자의 비분해성 합성 고분자와 천연 고무; 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), PLGA, PLCL, 폴리다이옥산논(PDO), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리포스파겐 및 그들의 공중합체로 구성되는 군에서 선택되는 분해성 고분자; 히알루론산, 알긴산, 키토산, 콜라겐, 젤라틴 및 폴리아미노산으로 구성되는 군에서 선택되는 천연 고분자; 스테인리스스틸(SS), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트-크롬(Co-Cr), 백금-크롬, 탄탈륨, 티타늄, 니티놀, 금, 백금, 은, 마그네슘, 철 및 그의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속; 하이드록시파아파타이트(HA) 또는 베타-트리칼슘 포스페이트(b-TCP)인 세라믹 및 이들의 복합체중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 생체 재료의 표면 개질 방법에서, 상기 생체 적합성 분자의 코팅은, pH 4.0 내지 12.0에서, 10 내지 150 ℃의 온도 하에서, 1 내지 48 시간 동안 이루어질 수 있으며, 상기 코팅은 1 내지 10회 반복 처리 처리됨으로써 코팅 두께 및 카테콜기를 함유한 접착 유도체의 함량을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 카테콜기를 함유한 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자를 생체 재료에 간단한 방법으로 코팅함으로써 코팅 안정성 및 생체 적합성이 대폭 향상된 생체 재료를 제공할 수 있으며, 카테터, 드레인, 션트, 케뉼라, 튜브, 가이드와이어, 뼈칩, 도관, 핀, 막대, 나사, 판, 봉합사, 패취, 풍선, 스텐트, 혈관, 멤브레인, 센서, 치과 임플란트, 치과 재료, 조직재생용 지지체, 약물/유전자 전달체와 같은 다양한 의료용 소재 및 용품에 적용할 수 있다.

본 발명에 의한 생체 적합성 고분자로는, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 히알루론산(HA), 술폰산 PEG, 포스포릴콜린(MPC) 유도체, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 헤파린, 히루딘, 알부민 등이 사용될 수 있다.

또한, 카테콜기를 함유한 접착 유도체로서는, 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 3,4-디하이드록시벤질아민(3,4-dihydroxybenzylamine), 3,4-디하이드록신남산(3,4-dihydroxyhydrocinnamic acid), 3,4-디하이드로페닐아세트산(3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid), 3, 4-디하이드록시만델산 (3,4-dihydroxymandelic acid), 3,4-디하이드록시페닐락트산 (3,4-dihydroxyphenyl-lactic acid), 3,4-디하이드록시페닐알라닌 (3,4-dihydroxyphenyl-alanine), 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 (2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethanol), 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜(3,4-dihydroxyphenylethyleneglycol), 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드(3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde), 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylglycolaldehyde), 이소프로테레놀 (isoproterenol) 등이 사용될 수 있다.

또한, 생체 재료로서는 비분해성 합성고분자인 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 테프론(PTFE, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(polysulfone, PS)으로 구성된 군에서 선택되는 열가소성 고분자와 페놀수지(Phenol) 및 에폭시(epoxy resin)로 구성되는 군에서 선택되는 열경화성 고분자와 천연 고무, 분해성 고분자인 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)), PLCL (poly(ε-caprolactone-co-lactide), 폴리다이옥산논(PDO), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리안하이드라이드, 폴리오스쏘에스테르, 폴리포스파겐과 그들의 공중합체, 천연고분자인 히알루론산, 알긴산, 키토산, 콜라겐, 젤라틴, 폴리아미노산 등, 스테인리스스틸(SS), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트-크롬(Co-Cr), 금-크롬, 탄탈륨, 티타늄, 니티놀, 금, 백금, 은, 마그네슘, 철 및 그의 합금 등의 금속, 그리고 하이드록시파아파타이트(HA), 베타-트리칼슘 포스페이트(b-TCP) 등의 세라믹과, 이들의 복합체 등이 사용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 내용을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1. 폴리에틸렌글리콜 -도파민 ( PEG - DA ) 유도체의 합성

PEG의 말단에 도파민을 도입하기 위해, 2 mmol의 PEG를 인산염 완충용액(phosphate-buffered saline, PBS, pH 7.4) 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 4 mmol의 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide, EDC)와 4 mmol의 N-하이드록시숙신이미드(N-hydroxysuccinimide, NHS)를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 5의 조건에서 30 ℃로 2시간 반응시킨다. PEG는 200 내지 10,000의 분자량을 갖는 것이 바람직한데, PEG의 분자량이 200 미만인 경우에는 유동성이 작아서 효과가 없는 문제점이 있고, 10,000을 초과하는 경우에는 사슬이 너무 커서 겹쳐지기 때문에 오히려 유동성이 떨어지는 문제점이 있어 바람직하지 않기 때문이다.

위의 반응 용액에 2 mmol의 도파민을 첨가시킨 후 30 ℃에서 10시간 반응시키고, 생성물(PEG-DA)을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 도파민이 도입된 PEG를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 PEG-DA의 생성을 확인하였다.

실시예 2. 히알루론산-도파민 ( HA - DA ) 유도체의 합성

히알루론산의 말단에 도파민을 도입하기 위해, 1 g의 히알루론산을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 2 mmol의 EDC와 2 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 6의 조건에서 25 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 3 mmol의 도파민을 첨가시킨 후 25 ℃로 10시간 반응시킨다. 생성물(HA-DA)을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 도파민이 도입된 히알루론산 유도체를 얻었다. 반응에 사용된 히알루론산은 분자량 1,000 내지 5,000,000을 갖는 것이다. ¹H-NMR를 통해 HA-DA의 생성을 확인하였다.

실시예 3. 폴리에틸렌글리콜 -에피네프린 ( PEG - EN ) 유도체의 합성

PEG의 말단에 에피네프린(EN)을 도입하기 위해, 2 mmol의 PEG를 메틸렌 클로라이드 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 3 mmol의 1, 3-디시클로헥실카보디이미드(1,3-dicyclohexylcarbodiimide, DCC)와 3 mmol의 4-(디메틸아미노)피리딘 (4-(dimethylamino)pyridine, DMAP)를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 20 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 에피네프린을 첨가시킨 후 20 ℃로 10시간 반응시킨다. 생성물(PEG-EN)을 에테르에 침전시킨 다음 진공에서 2일 동안 동안 건조시켜 에피네프린이 도입된 PEG 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 PEG-EN의 생성을 확인하였다.

실시예 4. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐글리콜알데하이드 유도체의 합성

헤파린의 말단에 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드를 도입하기 위해, 1 g의 헤파린을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 3 mmol의 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드를 첨가시킨 후 30 ℃로 12시간 반응시킨다. 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드가 도입된 헤파린 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 헤파린-3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 5. 술폰산 PEG -3,4- 디하이드록시하이드로신남산 유도체의 합성

술폰산 PEG의 말단에 3,4-디하이드록시하이드로신남산을 도입하기 위해, 2 mmol의 술폰산 PEG를 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 4 mmol의 EDC와 4 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 5의 조건에서 30 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 3,4-디하이드록시하이드로신남산을 첨가시킨 후 30 ℃에서 12시간 반응시키고, 생성물인 술폰산 PEG-3,4-디하이드록시하이드로신남산 유도체를 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시하이드로신남산이 도입된 술폰산 PEG를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 술폰산 PEG-3,4-디하이드록시하이드로신남산의 생성을 확인하였다.

실시예 6. 포스포릴콜린 -3,4- 디하이드록시벤질아민 유도체의 합성

MPC(포스포릴콜린 유도체) 말단에 3,4-디하이드록시벤질아민을 도입하기 위해, 1 mmol의 MPC를 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 3 mmol의 EDC와 3 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 6의 조건에서 25 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 1 mmol의 3,4-디하이드록시벤질아민을 첨가시킨 후 25 ℃에서 12시간 반응시키고, 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시벤질아민이 도입된 MPC 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 MPC-3,4-디하이드록시벤질아민 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 7. 폴리비닐피롤리돈 -3,4- 디하이드록시페닐알라닌 유도체의 합성

폴리비닐피롤리돈(PVP)의 말단에 3,4-디하이드록시페닐알라닌을 도입하기 위해, 1 mmol의 PVP를 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 2 mmol의 EDC와 2 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 5의 조건에서 25 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 1 mmol의 3,4-디하이드록시페닐알라닌을 첨가시킨 후 25 ℃에서 12시간 반응시키고, 생성물(PEG-DA)을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시페닐알라닌이 도입된 PVP를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 폴리비닐피롤리돈-3,4-디하이드록시페닐알라닌 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 8. 히알루론산-노르에피네프린 유도체의 합성

히알루론산의 말단에 노르에피네프린을 도입하기 위해, 1 g의 히알루론산을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 2 mmol의 EDC와 2 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 5의 조건에서 30 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 3 mmol의 노르에피네프린을 첨가시킨 후 30 ℃로 12시간 반응시킨다. 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 노르에피네프린이 도입된 히알루론산 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 HA-노르에피네프린의 생성을 확인하였다.

실시예 9. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐아세트산 유도체의 합성

헤파린의 말단에 3,4-디하이드록시페닐아세트산을 도입하기 위해, 1 g의 헤파린을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 2 mmol의 EDC와 2 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 6의 조건에서 25 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 3,4-디하이드록시페닐아세트산을 첨가시킨 후 25 ℃로 12시간 반응시킨다. 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시페닐아세트산이 도입된 헤파린 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 헤파린-3,4-디하이드록시페닐아세트산 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 10. 히루딘-3,4- 디하이드록시만델산 유도체의 합성

히루딘의 말단에 3,4-디하이드록시만델산을 도입하기 위해, 1 g의 히루딘을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 3 mmol의 EDC와 3 mmol의 NHS를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 5의 조건에서 30 ℃로 2시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 3,4-디하이드록시만델산을 첨가시킨 후 30 ℃로 12시간 반응시킨다. 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시만델산이 도입된 히루딘 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 히루딘-3,4-디하이드록시만델산 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 11. PEG -3,4- 디하이드록시하이드로신남산 유도체의 합성

PEG의 말단에 3,4-디하이드록시하이드로신남산을 도입하기 위해, 2 mmol의 PEG를 메틸렌 클로라이드 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 2 mmol의 DCC와 2 mmol의 DMAP를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 25 ℃로 6시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 3,4-디하이드록시하이드로신남산을 첨가시킨 후 25 ℃로 24시간 반응시킨다. 생성물을 에테르에 침전시킨 다음 진공에서 2일 동안 건조시켜 3,4-디하이드록시하이드로신남산이 도입된 PEG 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 PEG-3,4-디하이드록시하이드로신남산의 생성을 확인하였다.

실시예 12. 히알루론산-2-(3,4- 디하이드록시페닐 )에탄올 유도체의 합성

히알루론산의 말단에 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올을 도입하기 위해, 1 g의 히알루론산을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 4 mmol의 EDC와 4 mmol DMAP 를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 pH 6의 조건에서 30 ℃로 6시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올을 첨가시킨 후 30 ℃로 24시간 반응시킨다. 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올이 도입된 히알루론산 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 히알루론산-2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 13. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐에틸렌글리콜 유도체의 합성

헤파린의 말단에 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜을 도입하기 위해, 1 g의 헤파린을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 3 mmol의 EDC와 3 mmol DMAP를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 30 ℃로 6시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 3 mmol의 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜을 첨가시킨 후 30 ℃로 24시간 반응시킨다. 생성물을 에테르에 침전시킨 다음 진공에서 22일 동안 투석시킨 후 2일 동안 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜이 도입된 헤파린 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 헤파린-3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜의 생성을 확인하였다.

실시예 14. PEG -이소프로테레놀 유도체의 합성

PEG의 말단에 이소프로테레놀을 도입하기 위해, 2 mmol의 PEG를 메틸렌 클로라이드 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 4 mmol의 DCC와 4 mmol의 DMAP를 용해시킨 용액을 주입하고 질소 분위기 하에서 25 ℃로 6시간 반응시킨다. 위의 반응 용액에 2 mmol의 이소프로테레놀을 첨가시킨 후 25 ℃로 24시간 반응시킨다. 생성물을 에테르에 침전시킨 다음 진공에서 2일 동안 건조시켜 이소프로테레놀이 도입된 PEG 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 PEG-이소프로테레놀 유도체의 생성을 확인하였다.

실시예 15. 알부민-3,4- 디하이드록시페닐아세트알데하이드 유도체의 합성

알부민의 말단에 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드를 도입하기 위해, 1 g의 알부민을 PBS 100 ml에 완전히 용해시킨 후, 여기에 2 mmol의 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드를 첨가시킨 후 30 ℃로 6시간 반응시킨다. 생성물을 2일 동안 투석시킨 후 동결 건조시켜 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드가 도입된 알부민 유도체를 얻었다. ¹H-NMR를 통해 알부민-3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드의 생성을 확인하였다.

이하에서는, 실시예 1 내지 15에서 얻어진 생체 적합성 고분자를 이용하여 코팅된 의료용 소재의 코팅 안정성, 혈액 적합성 및 조직 적합성의 평가 방법에 대해 설명한다.

코팅 안정성 평가

본 발명에 의해 표면 개질된 의료용 소재의 코팅 안정성은 스크래치 테스트(scratch test)로 분석하여 평가하였다.

혈액 적합성 평가

표면 개질에 의한 생체재료의 혈액 적합성은 다음과 같이 피브리노겐 흡착량 및 혈소판 점착 정도에 의해 측정하였다.

1) 피브리노겐 흡착 실험

표면 개질된 생체 재료 시편을 플라스틱 튜브 안에 넣고 PBS 용액 10 ml를 가하여 1시간 동안 수화시켰다. PBS 용액을 버리고 수화된 시편에 0.2 ㎎/㎖ 농도로 제조된 피브리노겐 용액 2 ㎖를 가하여 37 ℃에서 1시간 동안 흡착시켰다. 그 후 5% 소듐 도데실 설페이트(SDS) 2 ㎖ 를 가하고 37℃에서 24시간 동안 흔들어 흡착된 피브리노겐을 탈착시킨 후, 이로부터 얻은 여액의 흡광도를 562 ㎚에서 ELISA로 측정하여 흡착된 피브리노겐의 양을 정량하였다.

2) 혈소판 점착 실험

표면 개질된 생체 재료 시편을 튜브에 넣고 PBS 용액 10 ml를 가하여 1시간 동안 수화시킨 후 PBS 용액을 버리고 혈소판 풍부 혈장(platelet-rich plasma, PRP) 2 ㎖를 첨가하여 37 ℃에서 1시간 동안 점착시켰다. 1시간 동안 접촉시킨 후, 여액에 남아있는 혈소판의 수를 계수기(Coulter counter)로 측정하여 점착된 혈소판을 역산출하였다.

조직 적합성 평가

1) 육아 조직 ( Granulation tissue ) 분석

본 발명에 의한 표면 개질된 생체 재료로 코팅된 tracheal tube (T-튜브)를 삽입한 후, 4주 동안 정상적인 사육을 한 토끼에서, 조심스럽게 T-튜브를 분리한 후 내시경을 이용하여 T-tube의 내경을 측정하고, 존재하는 육아 조직의 분포를 분석하였다.

2) 조직세포 두께

내시경 분석이 끝난 T-튜브 표본을 4% 파라포름알데하이드로 고정하고, 4 마이크로미터 두께로 단면을 만들어, H&E 및 Masson’s Trichrome 조직 염색법으로 염색하여 광학현미경으로 측정하였다.

3) 염증 반응 및 섬유화 ( Fibrosis )

T-튜브의 단면들을 무작위로 3부분씩 선정하여 단위 면적당 염증세포들의 개수를 계측기를 사용하여 측정하고 염증 정도를 평균값으로 나타내었다. 또한 Masson’s Trichrome 염색 후 Image J 프로그램을 사용하여 섬유화 영역의 비율을 나타내었다.

실시예 16. PEG - DA 유도체 코팅된 비분해성 고분자 실리콘 고무 시료의 제조

실시예 1에서 제조한 10 mg의 PEG-DA 유도체를 Tris buffer 20 ml에 용해시킨 용액에 1×1 ㎠ 크기로 제작한 비분해성 고분자인 실리콘 고무를 pH 8.5, 30 ℃의 조건 하에서 24시간 동안 침지함으로써 코팅하였다, 상기 코팅 과정을 건조 공정 없이 5회 반복 실시하였다. 이렇게 코팅된 시료를 증류수로 4차례 세척 한 후 수 분 동안 초음파 처리한 후 진공 오븐에서 건조시켰다. 얻어진 PEG-DA 코팅된 비분해성 고분자 실리콘 고무의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 분석 및 섬유화 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 대조군에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 17. HA - DA 유도체 코팅된 비분해성 고분자 실리콘 고무 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 실리콘 고무 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 HA-DA 코팅된 비분해성 고분자 실리콘 고무의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 대조군에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 18. PEG -에피네프린 유도체 코팅된 비분해성 고분자 폴리우레탄 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 폴리우레탄 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 PEG-에피네프린 코팅된 비분해성 고분자 폴리우레탄의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 대조군에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 19. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐글리콜알데하이드 유도체 코팅된 비분해성 고분자 테플론 ( PTFE ) 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 테플론 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 헤파린-3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 코팅된 비분해성 고분자 PTFE의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 대조군에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 20. 술폰산 PEG -3,4- 디하이드록시하이드로신남산 유도체 코팅된 천연고분자 알긴산 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 알긴산 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 술폰산 PEG-3,4-디하이드록시하이드로신남산 코팅된 천연 고분자 알긴산 시료의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 21. MPC -3,4- 디하이드록시벤질아민 유도체 코팅된 천연고분자 키토산 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 키토산 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 MPC-3,4-디하이드록시벤질아민 유도체로 코팅된 천연 고분자 키토산의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 22. PVP-3 ,4- 디하이드록시페닐알라닌 유도체 코팅된 생분해성 고분자 PLLA 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 PLLA 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 PVP-3,4-디하이드록시페닐알라닌 유도체로 코팅된 생분해성 고분자 폴리락타이드(PLLA)의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 23. 히알루론산-노르에피네프린 코팅된 생분해성 고분자 PLGA 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 PLGA 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 히알루론산-노르에피네프린 코팅된 생분해성 고분자 PLGA의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 24. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐아세트산 유도체 코팅된 생분해성 고분자 PCL 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 PCL 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 헤파린-3,4-디하이드록시페닐아세트산 유도체 코팅된 생분해성 고분자 PCL (폴리카프로락톤)의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 25. 히루딘-3 ,4- 디하이드록시만델산 유도체로 코팅된 생분해성 고분자 PDO 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 PDO 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 히루딘-3,4-디하이드록시만델산 유도체로 코팅된 생분해성 고분자 PDO (폴리다이옥사논)의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 26. PEG -3,4- 디하이드록시하이드로신남산 코팅된 스테인리스스틸( SS ) 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 스테인리스스틸 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 PEG-3,4-디하이드록시하이드로신남산 코팅된 스테인레스 스틸의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 27. 히알론산 -2-(3,4- 디하이드록시페닐 )에탄올 유도체 코팅된 타이타늄 금속 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 타이타늄 금속 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 히알루론산-2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 유도체 코팅된 타이타늄 금속의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 28. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐에틸렌글리콜 유도체 코팅된 코발트-크롬 금속 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 코발트-크롬 금속 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 헤파린-3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜 유도체 코팅된 코발트-크롬 금속의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 29. 헤파린-3,4- 디하이드록시페닐에틸렌글리콜 유도체 코팅된 하이드록시아파타이트 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 하이드록시아파타이트 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 헤파린-3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜 유도체 코팅된 하이드록시아파타이트의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

실시예 30. PEG -이소프로테레놀 유도체 코팅된 복합재료 시료의 제조

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 마그네슘 하이드록사이드 세라믹과 PLLA 복합 재료의 시료에 대해 같은 방법으로 코팅을 실시하였다. 얻어진 PEG-이소프로테레놀 코팅된 마그네슘 하이드록사이드 세라믹을 함유한 PLLA 복합재료의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 결과적으로 처리하지 않은 control에 비해서 우수한 코팅 안정성과 생체 적합성을 나타내었음을 확인하였다.

비교예 1.

표면 개질되지 않은 실리콘 고무를 1×1 ㎠ 크기로 제작한 후 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 본 발명에 의한 표면 처리한 생체 재료에 비해서 생체 적합성이 현저히 떨어졌음을 확인할 수 있다.

비교예 2.

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 실리콘 고무 시료에 대해 도파민이 도입되지 않은 PEG로 코팅을 실시하였다. 얻어진 PEG 코팅 실리콘 고무의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 실리콘 고무 표면에 코팅이 전혀 이루어지지 않았으며, 생체 적합성 역시 현저히 떨어졌음을 확인할 수 있다.

비교예 3.

실시예 16과 동일한 방법으로, 동일한 크기의 실리콘 고무 시료에 대해 도파민에 의한 코팅을 실시하였다. 도파민이 코팅된 실리콘 고무의 코팅 안정성, 단백질 흡착 및 혈소판 점착 분석 결과로 나타낸 혈액 적합성과, 육아 세포, 조직세포 두께, 염증 세포 및 섬유화 분석 결과로 나타낸 조직 적합성을 각각 표 1과 2에 나타내었다. 본 발명에 의한 표면 처리한 생체재료에 비해서 코팅 안정성은 우수하였으나, 생체 적합성은 중간 정도를 나타내었음을 확인하였다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 이 기술 분야의 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

카테콜기 함유 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자를 이용하여 표면 개질된 생체 재료.
제1항에 있어서, 상기 카테콜기 함유 접착 유도체는 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 3,4-디하이드록시벤질아민(3,4-dihydroxybenzylamine), 3,4-디하이드록신남산(3,4-dihydroxyhydrocinnamic acid), 3,4-디하이드로페닐아세트산(3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid), 3, 4-디하이드록시만델산(3,4-dihydroxymandelic acid), 3,4-디하이드록시페닐락트산 (3,4-dihydroxyphenyl-lactic acid), 3,4-디하이드록시페닐알라닌 (3,4-dihydroxyphenyl-alanine), 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 (2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethanol), 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜(3,4-dihydroxyphenylethyleneglycol), 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드(3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde), 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylglycolaldehyde), 이소프로테레놀(isoproterenol)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 생체 재료.
제1항에 있어서, 상기 생체 적합성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 히알루론산, 술폰산 폴리에틸렌글리콜, 포스포릴콜린 (MPC) 유도체, 폴리비닐피롤리돈, 헤파린, 히루딘 및 알부민으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 생체 재료.
제1항에 있어서, 상기 생체 재료는, 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 테프론(PTFE, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(polysulfone, PS)으로 구성된 군에서 선택되는 열가소성 고분자와 페놀수지(Phenol) 및 에폭시(epoxy resin)로 구성되는 군에서 선택되는 열경화성 고분자의 비분해성 합성 고분자와 천연 고무; 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), PLGA, PLCL, 폴리다이옥산논(PDO), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리포스파 및 그들의 공중합체로 구성되는 군에서 선택되는 분해성 고분자; 히알루론산, 알긴산, 키토산, 콜라겐, 젤라틴 및 폴리아미노산으로 구성되는 군에서 선택되는 천연 고분자; 스테인리스스틸(SS), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트-크롬(Co-Cr), 백금-크롬, 탄탈륨, 티타늄, 니티놀, 금, 백금, 은, 마그네슘, 철 및 그의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속; 하이드록시파아파타이트(HA) 또는 베타-트리칼슘 포스페이트(b-TCP)인 세라믹 및 이들의 복합체 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 생체 재료.
제3항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜은 한 쪽 또는 양쪽 말단에 반응성기를 갖는 분자량 200 내지 10,000의 범위의 것인 생체 재료.
제3항에 있어서, 상기 히알루론산은 분자량 1,000 내지 5,000,000의 범위의 것인 생체 재료
제3항에 있어서, 상기 술폰산 폴리에틸렌글리콜은 분자량 200 내지 10,000의 범위의 것인 생체 재료.
제3항에 있어서, 상기 포스포릴콜린 유도체는 분자량 1,000 내지 200,000을 갖는 것인 생체 재료.
제3항에 있어서, 상기 폴리비닐피롤리돈은 분자량 1,000 내지 100,000을 갖는 것인 생체 재료.
제3항에 있어서, 상기 헤파린은 분자량 1,000 내지 20,000을 갖는 것인 생체 재료.
제3항에 있어서, 상기 히루딘은 분자량 1,000 내지 20,000을 갖는 것인 생체 재료
제3항에 있어서, 상기 알부민은 분자량 40,000 내지 90,000을 갖는 것인 생체 재료.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 의한 생체 재료를 이용하여 만들어지는 의료용 소재 또는 용품으로서, 카테터, 드레인, 션트, 케뉼라, 튜브, 가이드와이어, 뼈칩, 도관, 핀, 막대, 나사, 판, 봉합사, 패취, 풍선, 스텐트, 혈관, 멤브레인, 센서, 치과 임플란트, 치과 재료, 조직재생용 지지체 및 약물 또는 유전자 전달체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 의료용 소재 또는 용품.
카테콜기 함유 접착 유도체가 도입된 생체 적합성 고분자로 생체 재료를 코팅하는 것을 포함하는 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 카테콜기 함유 접착 유도체는 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 3,4-디하이드록시벤질아민(3,4-dihydroxybenzylamine), 3,4-디하이드록신남산(3,4-dihydroxyhydrocinnamic acid), 3,4-디하이드로페닐아세트산(3,4-dihydroxyphenyl-acetic acid), 3, 4-디하이드록시만델산(3,4-dihydroxymandelic acid), 3,4-디하이드록시페닐락트산 (3,4-dihydroxyphenyl-lactic acid), 3,4-디하이드록시페닐알라닌 (3,4-dihydroxyphenyl-alanine), 2-(3,4-디하이드록시페닐)에탄올 (2-(3,4-dihydroxyphenyl)ethanol), 3,4-디하이드록시페닐에틸렌글리콜(3,4-dihydroxyphenylethyleneglycol), 3,4-디하이드록시페닐아세트알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde), 3,4-디하이드록시페닐글리콜알데하이드 (3,4-dihydroxyphenylglycolaldehyde), 이소프로테레놀(isoproterenol)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 생체 적합성 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 히알루론산, 술폰산 폴리에틸렌글리콜, 포스포릴콜린 (MPC) 유도체, 폴리비닐피롤리돈, 헤파린, 히루딘 및 알부민으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 생체 재료는, 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 테프론(PTFE, Teflon), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리스티렌(polystyrene), 나일론(Nylon), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리술폰(polysulfone, PS)으로 구성된 군에서 선택되는 열가소성 고분자와 페놀수지(Phenol) 및 에폭시(epoxy resin)로 구성되는 군에서 선택되는 열경화성 고분자의 비분해성 합성 고분자와 천연 고무; 폴리글리콜라이드(PGA), 폴리락타이드(PLLA), 폴리카프로락톤(PCL), PLGA, PLCL, 폴리다이옥산논(PDO), 폴리트리메틸렌 카보네이트(PTMC), 폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리포스파겐 및 그들의 공중합체로 구성되는 군에서 선택되는 분해성 고분자; 히알루론산, 알긴산, 키토산, 콜라겐, 젤라틴 및 폴리아미노산으로 구성되는 군에서 선택되는 천연 고분자; 스테인리스스틸(SS), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 코발트-크롬(Co-Cr), 백금-크롬, 탄탈륨, 티타늄, 니타놀, 금, 백금, 은, 마그네슘, 철 및 그의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속; 하이드록시파아파타이트(HA) 또는 베타-트리칼슘 포스페이트(b-TCP)인 세라믹 및 이들의 복합체 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 생체 적합성 분자의 코팅은 pH 4.0 내지 12.0에서 이루어지는 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 생체 적합성 분자의 코팅은 10 내지 150 ℃의 온도 하에서 이루어지는 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 생체 적합성 분자의 코팅은 1 내지 48시간 동안 이루어지는 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.
제14항에 있어서, 상기 생체 적합성 분자의 코팅은 1 내지 10 회 반복 처리됨으로써 코팅 두께 및 카테콜기를 함유한 접착 유도체의 함량을 증가시키는 것인 생체 재료의 표면 개질 방법.