KR20180078625A - Collagen Membrane and Method for Fabricating the Same - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a collagen membrane capable of being applied to various medical purposes including dental barriers. Moreover, disclosed is a production method thereof. To this end, the collagen membrane includes a laminated structure of a plurality of plate-like collagen layers.

Description

콜라겐 멤브레인 및 이의 제조방법{Collagen Membrane and Method for Fabricating the Same}[0001] The present invention relates to a collagen membrane and a method for manufacturing the same,

본 개시 내용은 콜라겐 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 치과용 차폐막을 비롯하여 다양한 의료 용도에 적용 가능한 콜라겐 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to collagen membranes and methods for their manufacture. More particularly, this disclosure relates to collagen membranes applicable to a variety of medical applications, including dental shields, and methods of making the same.

조직, 장기 등의 조직이 손상되면 인체는 자기 치유 작용을 개시하며 그 과정에서 흉터 조직이 형성되는데, 이는 정상적인 조직 재생을 방해하는 요인이다. 특히, 골 조직의 재생에 있어서, 주변 조직이 침투하여 정상적인 골 형성을 방해하는 현상이 일어난다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 유도 골 재생(guided bone regeneration) 또는 유도 조직 재생(guided tissue regeneration; GTR)과 같은 새로운 치유 방법이 개발된 바 있다. When tissue, organs, etc. are damaged, the body initiates self-healing, and in the process, scar tissue is formed, which is a factor that hinders normal tissue regeneration. Particularly, in the regeneration of the bony tissue, a phenomenon occurs in which the surrounding tissue penetrates and hinders normal bone formation. To overcome this problem, new healing methods such as guided bone regeneration or guided tissue regeneration (GTR) have been developed.

상술한 방법에서는 골 조직 재생용 생체 활성 지지체를 사용하는 바, 이는 손상되거나 결손된 골 부위에 이식 및 충진을 통하여 골 결손 부위를 지지함과 동시에 주변의 자가 골 조직으로부터 골 결손 부위로 새로운 자가 골 조직을 형성시키도록 유도하거나 재생시키는 생체 재료를 의미한다. 일반적으로. 골 조직 재생용 생체 활성 지지체는 (i) 골 결손부에 충진하는 흡수성 재료 및 (ii) 골 손실 부위의 골 조직 재생을 위한 골 조직 재생유도재로 구분될 수 있다.In the above-mentioned method, a bioactive scaffold for regenerating bone tissue is used, which supports the bone defect site through implantation and filling of the damaged or missing bone site, and at the same time, Refers to a biomaterial that induces or regenerates tissue. Generally. The bioactive scaffold for bone tissue regeneration can be divided into (i) an absorbent material filled in a bone defect portion and (ii) a bone tissue regeneration member for regenerating a bone tissue at a bone loss site.

초창기 골 조직 재생용 생체 재료들은 생체 내에서 불활성을 갖는 특성에 의존적이었고, 시술 후 주변 조직의 감염 및 염증 반응에 의하여 적용 상에 많은 제약이 있었다. 최근, 금속, 세라믹, 고분자 등을 이용한 생체재료 기술의 급속한 발전과 함께 생체 불활성(bioinert)보다는 생체적합성(biocompatible)을 갖는 재료를 개발하여 사용 부위 및 목적에 따라 다양한 종류의 골 조직 재생용 생체활성 지지체가 도입되고 있다. 이러한 골 조직 재생용 생체 활성 지지체는 이식되는 위치에 따라 사용되는 물리적 성질이 상이할 수 있고, 주변 조직에 대한 독성이 없어야 하며 다른 인체 부위에 비하여 높은 기계적 물성이 요구될 수 있다. 전술한 골 조직 재생용 생체활성 지지체는 원료의 특성 및 용도에 따라 다양한 생체 재료로 시판되고 있다.In the early days, biomaterials for bone tissue regeneration were dependent on the inactivation characteristics in vivo, and there were many restrictions on the application due to infection and inflammatory reaction of surrounding tissues after the procedure. Recently, with the rapid development of biomaterial technology using metals, ceramics, polymers, etc., materials having biocompatible properties rather than bioinert have been developed and various types of bioactive materials for bone tissue regeneration Supports have been introduced. These bioactive scaffolds for regenerating bone tissue may have different physical properties to be used depending on the position of implantation, have no toxicity to surrounding tissues, and may require higher mechanical properties than other body parts. The above-mentioned bioactive scaffold for bone tissue regeneration is commercially available as various biomaterials depending on the characteristics and uses of the raw materials.

인체 이식용 재료, 특히 골 조직 재생용 재료는 가공성 및 성형성이 양호하고, 세포의 부착 및 성장, 그리고 세포 분화에 적합한 환경을 제공하고, 더 나아가 이의 분해에 의하여 생성되는 부가물 역시 생체 적합성을 가질 필요가 있다.The materials for human body implantation, particularly bone tissue regeneration material, are excellent in processability and moldability, provide an environment suitable for cell adhesion and growth, and cell differentiation, and further, adducts formed by degradation thereof are also biocompatible .

한편, 최근에는 생활수준 향상에 따른 임플란트(implant) 시술 환자의 증가로, 구강 내 매식 재료 개발에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 치아 임플란트 시술은 대체적으로, 환자의 잇몸을 절개한 후, 그 속에 있는 치조골에 임플란트용 포스트를 삽입하고, 임플란트용 포스트에 인공 치아(crown)를 결합함으로써 완성된다. 임플란트 시술을 하기 위하여, 픽스츄어(fixture)가 식립되는 치조골이 충분한 길이 및 폭을 가질 것이 요구된다. 그러나, 뼈는 다른 조직에 흡수되거나 소실되는 경우가 많다. 임플란트 시술 시 구강 내 소실된 골의 재생 및 시술 방법으로는 주로 골 이식재와 차폐막을 이용한 골유도재생술이 시행되고 있는 바, 임플란트 식립이 요구되는 골 결손 부위에 골 이식재를 식립한 후, 차폐막을 덮어 뼈가 자라도록 유도하며, 특히 임플란트의 이식 성공률을 결정하는 요소이다. 이처럼, 골 유도 재생술의 생물학적 필요조건은 혈류의 공급, 안정화, 골아세포, 제한된 공간, 공간 유지 등이 있으며, 이를 위하여 다양한 외과 시술이 시행될 수 있다. In recent years, the demand for the development of implantable materials in the oral cavity has been rapidly increasing due to an increase in the number of implant treatment patients due to the improvement of living standards. The dental implant procedure is generally accomplished by cutting the patient's gums, inserting the implant post into the alveolar bone therein, and attaching an artificial tooth to the implant post. In order to perform the implant procedure, it is required that the alveolar bone on which the fixture is placed has a sufficient length and width. However, bones are often absorbed or lost in other tissues. The bone regeneration procedure using bone graft material and shielding membrane is mainly used for the regeneration and treatment of the dislocated bone during implantation. After the bone graft is placed on the bone defect site requiring implant placement, the shielding film is covered It is a factor that determines bone implant success, especially implant success rate. As such, the biological requirements of bone induction regeneration include supply of blood flow, stabilization, osteoblasts, limited space, and space maintenance, and various surgical procedures can be performed for this purpose.

전술한 바와 같이, 조직 재생을 유도하는 멤브레인은 생체적합성을 가져야 하고, 수술 상처의 감염 또는 조직 변성을 유발하지 않아야 하며, 우수한 세포성장특성을 갖는 재료로 이루어져야 한다. 이러한 멤브레인은 분해되는 특성에 따라 흡수성 멤브레인 및 비흡수성 멤브레인으로 구분된다.As mentioned above, membranes that induce tissue regeneration should be biocompatible, not infectious of surgical wound infection or tissue degeneration, and made of materials with good cell growth characteristics. These membranes are divided into absorbent membranes and non-absorbable membranes, depending on the nature of the degradation.

흡수성 멤브레인은 골 결손부위에 이식 후 자연적으로 생분해됨으로써 이의 제거를 위한 2차적 수술이 필요없다는 점 및 조작이 비교적 용이하다는 장점을 가지고 있는 반면, 비흡수성 멤브레인에 비하여 견고성이 낮아 공간 유지력이 저하되거나 결손부의 외형이 좋지 않고 골 이식재 등의 도움이 없다면 조직 재생의 양이 제한될 수 있다. 또한, 인체(예를 들면, 구강) 이식 후, 빠른 생분해는 완전한 골 회복이 어려울 가능성이 있고 중간 부산물이 국소적인 조직반응을 일으킬 수 있다. The absorptive membrane is naturally biodegraded after implantation in the bone defect site, so that there is no need for a secondary operation for removal thereof and the operation is comparatively easy. On the other hand, since the durability is lower than that of a nonabsorbable membrane, The amount of tissue regeneration may be limited if the negative external shape is not good and the bone graft material does not help. Also, after transplantation in the human body (e.g. oral), rapid biodegradation is likely to be difficult to complete bone recovery and intermediate byproducts may cause local tissue reactions.

한편, 비흡수성 멤브레인은 충분한 조직 재생을 유도하나 멤브레인을 제거하는 2차 수술이 필요하다. On the other hand, non-absorbable membranes induce sufficient tissue regeneration but require secondary surgery to remove the membrane.

상술한 바와 같이, 기존의 흡수성 및 비흡수성 멤브레인은 장점이외에도 단점을 갖고 있는 만큼, 보다 개선된 특성을 갖는 골 조직 재생용 멤브레인에 대한 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. As described above, since the existing absorbent and non-absorbable membranes have disadvantages in addition to the advantages, there is a continuing need for a membrane for bone tissue regeneration having improved characteristics.

본 개시 내용의 제1 면에 따르면, According to a first aspect of the present disclosure,

판상형을 갖는 복수 콜라겐 층의 적층 구조를 포함하며, A laminate structure of a plurality of collagen layers having a plate-like shape,

하기의 물성을 충족하는 콜라겐 멤브레인이 제공된다:There is provided a collagen membrane which meets the following properties:

(i) 적어도 0.4 g/㎤의 밀도,(i) a density of at least 0.4 g / cm < 3 &

(ii) ISO 13726-1에 따라 측정되는 흡수도가 100 내지 2,000%,(ii) an absorbance of 100 to 2,000%, measured according to ISO 13726-1,

(iii) ASTM F2212에 따라 측정되는 효소분해저항성(8h)이 40 내지 80%, 그리고(iii) an enzymatic degradation resistance (8h) measured according to ASTM F2212 of 40 to 80%, and

(iv) ASTM D638에 따라 측정되는 인장강도 및 인장신장율 각각이 적어도 0.5 MPa 및 적어도 5%임.(iv) tensile strength and tensile elongation, measured according to ASTM D638, of at least 0.5 MPa and at least 5%, respectively.

일 구체예에 따르면, 상기 복수 콜라겐 층은 가교된 콜라겐 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment, the multiple collagen layer may have a cross-linked collagen structure.

본 개시 내용의 제2 면에 따르면,According to a second aspect of the present disclosure,

a) 돼지 진피로부터 유래된 콜라겐-함유 진피층을 물과 함께 분쇄 처리하는 단계;a) pulverizing the collagen-containing dermis layer derived from the swine dermis together with water;

b) 상기 진피층 분쇄물을 감압 필터링에 의하여 멤브레인 형상으로 성형하는 단계; 및b) shaping the crushed dermal layer into a membrane by vacuum filtration; And

c) 상기 멤브레인 형상의 성형물에 대하여 물리적 가교 및 화학적 가교로 이루어지는 2중 가교를 수행하는 단계;c) performing a double bridge comprising physical crosslinking and chemical crosslinking on the membrane-shaped molding;

를 포함하며,/ RTI >

상기 가교된 멤브레인 형상의 성형물이 판상형의 복수 콜라겐 층의 적층 구조를 갖는 콜라겐 멤브레인의 제조방법이 제공된다.There is provided a method for producing a collagen membrane, wherein the crosslinked membrane-shaped molding has a laminated structure of a plurality of plate-like collagen layers.

일 구체예에 따르면, 상기 단계 b)와 단계 c) 사이에 상기 멤브레인 형상의 성형물을 동결 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method may further comprise lyophilizing the membrane-shaped molding between steps b) and c).

일 구체예에 따르면, 상기 단계 a)에 앞서,According to one embodiment, prior to said step a)

돈피를 탈지질 처리하여 돼지 진피를 얻는 단계; 및 Deglossing the pork to obtain a pig dermis; And

상기 돼지 진피를 탈핵산화 처리하는 단계;Enucleation of the pig dermis;

를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG.

일 구체예에 따르면, 상기 탈핵산화 처리된 돼지 진피를 동결 건조시킨 후에 상기 단계 a)를 수행할 수 있다.According to one embodiment, step a) may be carried out after lyophilization of the enucleation-oxidized porcine dermis.

본 개시 내용의 구체예에 따른 콜라겐 멤브레인은 돼지 진피를 특정 방식에 의하여 처리하여 제조됨으로써 인체에 무해하고, 주변 조직의 세포 유입을 차단하여 골 조직으로부터 유래된 세포의 증식에 의한 골 형성을 촉진할 수 있다. 특히, 골 재생에 필요한 기간 동안 일정 형상을 유지할 수 있는 생화학적 내구성 및 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 주변 조직에 대한 친화성이 양호하여 염증과 같은 부작용이 유발되지 않는 장점을 제공한다. 따라서, 향후 광범위한 상용화가 기대된다.The collagen membrane according to the embodiment of the present disclosure is produced by treating the porcine dermis by a specific method, thereby being harmless to the human body and preventing cellular inflow of surrounding tissues and promoting osteogenesis by proliferation of cells derived from bone tissue . In particular, it has an excellent biochemical durability and mechanical properties capable of maintaining a constant shape for a period of time required for bone regeneration, and also has an advantage that affinity to peripheral tissues is good and side effects such as inflammation are not caused. Therefore, wide commercialization is expected in the future.

도 1은 본 개시 내용의 다른 구체예에 따라 콜라겐 멤브레인을 제조하는 일련의 공정을 예시적으로 도시하는 공정 순서도이고;
도 2는 실시예 1에서 돼지 진피층을 탈핵산 용액으로 처리하기 전후의 핵산성분의 함량을 평가하기 위하여 H&E 염색 조직 슬라이스를 제조하여 광학 현미경(40배 및 100배)으로 관찰한 결과를 나타내는 사진이고;
도 3은 실시예 1에서 감압 필터링 및 동결 건조 과정을 거친 멤브레인 형상의 성형물의 단면에 대한 주사전자현미경 사진이고;
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 콜라겐 멤브레인에 대한 세포독성 평가 결과를 나타내는 광학 현미경 사진이고;
도 5는 실시예 1에 따라 제조된 콜라겐 멤브레인과 상용 멤브레인 제품 간의 흡수도를 대비한 결과를 나타내는 그래프이고; 그리고
도 6a 및 도 6b 각각은 실시예 1에 따라 제조된 차폐막의 멤브레인 부재 및 상용 멤브레인 제품 간의 기계적 물성(인장강도 및 인장신장율)을 대비한 결과를 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process flow diagram exemplarily showing a series of steps for producing a collagen membrane according to another embodiment of the present disclosure; FIG.
FIG. 2 is a photograph showing the results of observation of an H & E stained tissue slice and optical microscopic observation (40-fold and 100-fold) for evaluating the content of nucleic acid components before and after treating the porcine dermal layer with the nucleic acid solution in Example 1 ;
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of a cross-section of a membrane-shaped molding which has undergone reduced pressure filtration and freeze-drying in Example 1;
FIG. 4 is an optical microscope photograph showing the cytotoxicity of the collagen membrane prepared according to Example 1; FIG.
FIG. 5 is a graph showing the result of comparing absorbency between the collagen membrane manufactured according to Example 1 and a commercial membrane product; FIG. And
6A and 6B are graphs showing the results of comparing mechanical properties (tensile strength and tensile elongation) between the membrane member and the commercial membrane product of the shielding membrane produced according to Example 1. FIG.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.The present invention can be all accomplished by the following description. The following description should be understood to describe preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not necessarily limited thereto. It is to be understood that the accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention and are not to be construed as limiting the present invention. The details of the individual components may be properly understood by reference to the following detailed description of the related description.

본 명세서에 있어서, 어떠한 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 별도의 언급이 없는 한, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. In this specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it may further include other elements unless otherwise stated.

"상에" 또는 "상측에" 및 "하측에" 또는 "아래에"와 같은 용어는 구성 요소 또는 부재 간의 상대적인 위치 관계를 기술하는 것으로 이해될 수 있으며, "상측에 위치한다" 또는 "하측에 위치한다"는 용어는 특정 대상과 접촉된 상태뿐만 아니라 접촉되지 않은 상태에서 상대적인 위치 관계를 표현하는 것으로 이해될 수 있다.It will be understood that terms such as " on "or" above ", and "below" or "below " may be understood to describe relative positional relationships between components or members, Quot; position "can be understood as expressing a relative positional relationship not only in a state of being in contact with a specific object but also in a non-contact state.

"콜라겐"은 천연 생분해성 고분자로서 동물의 결합 조직(피부, 뼈, 힘줄 등)의 주된 구성 성분인 단백질을 의미하며, 이때 특정 단일 단백질의 의미하기보다는 단백질 패밀리를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 구체적으로, 콜라겐은 포유동물의 살 및 결합조직을 구성하는 신체의 구조적 지지체로서, 이의 기본 구성 단위는 트로포콜라겐(tropocollagen) 단백질(동일한 크기를 갖는 3종의 폴리펩티드 사슬로 구성됨)이며, 사슬들이 각각 서로 주위로 감겨서 초나선형(superhelical) 케이블 또는 삼중 나선형(triple-helix) 구조를 형성한다. 콜라겐은 크게 타입 I, 타입 II, 타입 III, 타입 V 등으로 구분될 수 있는 바, 이러한 타입의 콜라겐은 얇고 긴 섬유소 구조를 형성하여 조밀하다."Collagen" is a natural biodegradable polymer, which means a protein that is a major constituent of connective tissue (skin, bone, tendon, etc.) of an animal, and may be understood to mean a protein family rather than a specific single protein. Specifically, collagen is a structural support of the body constituting the flesh and connective tissues of mammals. Its basic constituent unit is a tropocollagen protein (composed of three polypeptide chains of the same size) They are wrapped around each other to form a superhelical cable or a triple-helix structure. Collagen can be largely classified into Type I, Type II, Type III, and Type V, and this type of collagen forms a thin and long fibrous structure and is dense.

본 개시 내용의 구체예에 따른 콜라겐 멤브레인의 가장 큰 특징 중 하나는 판상형의 복수 콜라겐 층의 적층 구조를 갖는다는 점이다. 이와 같이 복수의 얇은 콜라겐 층의 적층 구조를 갖도록 함으로써 멤브레인이 인체 내 환경(특히, 구강 내 환경)에서 골 재생에 필요한 외형 또는 구조를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있고, 더 나아가 이러한 멤브레인을 소정 패턴으로 형성된 금속(예를 들면, 티타늄 또는 이의 합금) 재질의 프레임 부재와 함께 제조된 차폐막으로 이용하는 경우, 차폐막의 벤딩과 같이 인장력이 가해지는 경우에도 프레임 부재에 의하여 멤브레인이 찢어지거나 손상되는 현상을 억제할 수 있는 기계적 물성(또는 내구성)을 확보할 수 있다.One of the greatest features of the collagen membrane according to the embodiment of the present disclosure is that it has a laminated structure of a plate-like multiple collagen layer. By having a laminate structure of a plurality of thin collagen layers as described above, it is possible to maintain the external shape or structure required for bone regeneration in the environment (particularly, the oral environment) of the human body, and furthermore, When used as a shielding film made of a metal material (for example, titanium or its alloy), it is possible to suppress the phenomenon that the membrane is torn or damaged by the frame member even when tensile force is applied, such as bending of the shielding film Mechanical properties (or durability) can be ensured.

예시적 구체예에 있어서, 콜라겐 멤브레인 내 적층 구조를 구성하는 판상형의 복수 콜라겐 층은 가교된 콜라겐 구조를 가질 수 있는 바, 이와 같이 콜라겐 내에 가교(또는 가교 네트워크) 구조를 도입함으로써 구강 내 환경에서 멤브레인 부재가 체액을 지나치게 많은 량으로 흡수하여 기계적 물성을 유지하지 못하는 현상을 억제할 수 있다. 이와 함께, 타액과 접촉 시 타액 내에 함유된 효소로 인하여 멤브레인 내 콜라겐이 분해되는 현상 역시 억제할 수 있다. In an exemplary embodiment, a plate-like multiple collagen layer constituting a laminate structure in a collagen membrane may have a crosslinked collagen structure. By thus introducing a crosslinking (or crosslinking network) structure into the collagen, It is possible to suppress the phenomenon that the member absorbs the body fluid in an excessive amount and can not maintain the mechanical properties. In addition, the collagen degradation in the membrane due to the enzyme contained in the saliva when contacted with the saliva can be suppressed.

특히, 복수의 콜라겐 층의 적층 구조를 도입함으로써 외부 요인에 대한 차폐 효과를 높일 수 있고, 콜라겐 층 상호 밀착 특성을 강화함으로써 구강 내 환경 내 분해 저항성을 개선할 수 있다. 이와 관련하여, 가교 구조가 도입된 멤브레인 부재 내 콜라겐 성분의 총 아미노산 조성 중 히드록시프롤린(hydroxyproline; OH-Pro) 내 히드록시기(-OH)의 량이 가교되지 않은 경우(또는 가교 구조가 도입되기 전)에 비하여, 예를 들면 약 90% 이하, 구체적으로 약 50 내지 80%, 보다 구체적으로 약 60 내지 70% 수준일 수 있다. Particularly, by introducing a laminated structure of a plurality of collagen layers, the shielding effect against external factors can be enhanced, and the decomposition resistance in the oral environment can be improved by enhancing the collagen layer mutual adhesion property. In this connection, when the amount of the hydroxyl group (-OH) in the hydroxyproline (OH-Pro) among the total amino acid composition of the collagen component in the membrane member into which the crosslinked structure is introduced is not crosslinked (or before the crosslinking structure is introduced) For example, about 90% or less, specifically about 50 to 80%, and more specifically about 60 to 70%.

이때, 적층 구조를 구성하는 개별 콜라겐 층의 두께는, 예를 들면 약 1 내지 50 ㎛, 구체적으로 약 10 내지 45 ㎛, 보다 구체적으로 약 15 내지 35 ㎛ 범위일 수 있다. 다만, 적층 구조 내에서 콜라겐 층의 대부분은 상면 및/또는 하면에 인접하는 다른 콜라겐 층과 긴밀하게 접촉된 상태로 존재할 수 있으나, 경우에 따라서는 일부 표면 부위에서는 약간 이격될 수도 있다.At this time, the thickness of the individual collagen layer constituting the laminated structure may be, for example, in the range of about 1 to 50 mu m, specifically about 10 to 45 mu m, more specifically about 15 to 35 mu m. However, in the laminate structure, most of the collagen layer may exist in intimate contact with other collagen layers adjacent to the upper surface and / or lower surface, but may be slightly spaced at some surface portions in some cases.

예시적 구체예에 있어서, 콜라겐 멤브레인의 두께는, 약 0.1 내지 1 mm, 구체적으로 약 0.2 내지 0.6 mm 보다 구체적으로 약 0.3 내지 0.5 mm 범위일 수 있는 바, 골 재생 기간, 요구되는 기계적 및 생화학적 물성 등을 고려하여 결정할 수 있다. In an exemplary embodiment, the thickness of the collagen membrane can range from about 0.1 to 1 mm, specifically from about 0.2 to 0.6 mm, more specifically from about 0.3 to 0.5 mm, the bone regeneration period, the required mechanical and biochemical Physical properties and the like.

일 구체예에 따르면, 기계적 물성 및 생화학적 특성 면에서 개선된 콜라겐 멤브레인은 복수의 물성 요건을 충족한다. According to one embodiment, the improved collagen membrane in terms of mechanical and biochemical properties meets a plurality of physical properties requirements.

구체적으로, 콜라겐 멤브레인의 밀도는 적어도 약 0.4 g/㎤, 구체적으로 약 0.48 내지 0.7 g/㎤, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 0.65 g/㎤ 범위일 수 있다. 멤브레인의 밀도는 형상 및 기계적 물성에 영향을 미치는 인자로서, 일정 수준 미만에서는 콜라겐이 판상의 적층 구조를 갖기보다는 스폰지와 같은 성상을 갖게 된다. 반면, 밀도가 지나치게 높은 경우에는 물리적인 강도는 우수하나 사용성이 저하되며, 수화 시 유연성이 악화되는 문제점을 가질 수 있다. 따라서, 전술한 밀도 범위 내의 특성을 갖는 것이 유리할 수 있다. Specifically, the density of the collagen membrane may be at least about 0.4 g / cm3, specifically about 0.48 to 0.7 g / cm3, more specifically about 0.5 to 0.65 g / cm3. The density of the membrane is a factor that affects the shape and mechanical properties, and below a certain level, the collagen has a spongy-like property rather than a lamellar structure. On the other hand, if the density is excessively high, the physical strength is excellent but the usability is lowered and the flexibility in hydration may be deteriorated. Therefore, it may be advantageous to have the characteristics within the above-mentioned density range.

한편, 멤브레인의 흡수율은 약 100 내지 2,000%, 구체적으로 약 500 내지 1,000%, 보다 구체적으로 약 100 내지 200% 범위일 수 있다. 이때, 멤브레인의 흡수율은 ISO 13726-1(Methods for the direct testing of wounds. Part 1: Aspects concerning absorption)에 의하여 측정할 수 있다. 이와 같이 멤브레인의 흡수율을 특정 범위로 유지하는 것이 바람직한 이유는 인체 내 결손 공간 내에서 타액, 혈액 등에 함유된 액체 성분(수분)에 대하여 적당한 흡수율을 확보함으로써 조골세포의 분화 및 성장을 촉진하는 인자를 함유한 혈액을 흡수하고 혈액에 이러한 인자들을 이용한 빠른 재혈관화 효과를 얻기 위함이다. 다만, 흡수율이 지나치게 낮거나 높은 경우에는 혈액 등에 함유된 성장인자의 활용도 및 멤브레인의 기능 면에서 문제점이 유발될 수 있기 때문에, 가급적 전술한 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 유리하다.On the other hand, the absorption of the membrane may range from about 100 to 2,000%, specifically about 500 to 1,000%, more specifically about 100 to 200%. At this time, the absorption rate of the membrane can be measured by ISO 13726-1 (Methods for the direct testing of wounds. Part 1: Aspects concerning absorption). The reason why it is preferable to maintain the membrane absorption rate within a specific range is to secure a proper absorption rate for the liquid component (moisture) contained in the saliva, blood, etc. in the defect space in the human body, And to obtain a rapid re-vascularization effect using these factors in the blood. However, when the water absorption rate is excessively low or high, problems may arise in terms of the utilization of the growth factors contained in the blood and the function of the membrane. Therefore, it is advantageous to appropriately control the water content within the above-mentioned range as much as possible.

이외에도, 멤브레인은 효소 분해에 대한 저항성이 일정 수준 이상이어야 골 유도 재생 기간 동안 타액, 체액 내에 함유된 효소에 의하여 분해되지 않고 외형을 유지할 수 있어야 한다. 이러한 특성을 정량화하기 위하여 ASTM F2212에 따라 효소분해저항성(8 시간)을 측정할 수 있는 바, 본 구체예에서는 약 40 내지 80%, 구체적으로 약 50 내지 70%, 보다 구체적으로 약 55 내지 65% 범위일 수 있다. 효소분해 저항성이 지나치게 낮은 경우에는 골재생이 충분하게 되지 않은 상태에서 멤브레인 분해에 의한 노출에 의하여 주변부에 감염에 의한 염증이 유발될 수 있는 반면, 효소분해 저항성이 지나치게 높은 경우에는 잔존해 있는 멤브레인을 제거하기 위한 2차적인 제거가 필요하다. 따라서 전술한 범위 내의 값을 갖는 것이 바람직하다.In addition, the membrane must have a resistance to enzymatic degradation of a certain level or higher so that it can not be degraded by enzymes contained in saliva or body fluids during the bone induction regeneration period. Enzymolysis resistance (8 hours) can be measured according to ASTM F2212 to quantify these properties, and in this particular example about 40 to 80%, specifically about 50 to 70%, more specifically about 55 to 65% Lt; / RTI > If the resistance to degradation of the enzyme is too low, the inflammation due to the infection may be induced in the periphery due to exposure to the membrane degradation in the state where the bone regeneration is not sufficient, whereas when the degradation resistance of the enzyme is excessively high, Secondary elimination is needed to remove. Therefore, it is preferable to have a value within the above-mentioned range.

본 개시 내용에 따른 구체예에 있어서, 콜라겐 멤브레인의 기계적 물성은 골재생 공간을 유지하기 위한 지지 기능 및 시술 과정 또는 골 재생 과정에서 벤딩되는 경우에 가해지는 외력(예를 들면, 인장력 등)에 의하여 멤브레인이 찢어지거나 손상되는 현상을 억제하는데 중요한 기능을 제공한다. 상기의 점을 고려하여, 본 구체예에서는 콜라겐 멤브레인이 일정 수준 이상의 인장강도 및 인장신장율을 갖는 것이 요구될 수 있으며, 이러한 기계적 물성은 ASTM D638에 의하여 측정될 수 있다. In an embodiment according to the present disclosure, the mechanical properties of the collagen membrane are determined by a support function for maintaining the bone regeneration space and an external force (for example, tensile force) It provides an important function for suppressing the membrane tearing or damage. In view of the above, it may be required that the collagen membrane has a tensile strength and a tensile elongation higher than a certain level in this specific example, and such mechanical properties can be measured according to ASTM D638.

일 구체예에 있어서, 멤브레인의 인장강도는 적어도 약 0.5 MPa, 구체적으로 약 0.5 내지 10 MPa, 보다 구체적으로 약 1 내지 5 MPa 범위일 수 있다. 또한, 인장 신장율은 적어도 약 5%, 구체적으로 약 10 내지 40%, 보다 구체적으로 약 15 내지 30% 범위일 수 있다. 이와 같이, 인장강도 및 인장 신장율은 적정 범위로 유지할 필요가 있는 바, 이는 적절한 강도 및 유연성을 가져야 하기 때문이다. In one embodiment, the tensile strength of the membrane may be in the range of at least about 0.5 MPa, specifically about 0.5 to 10 MPa, more specifically about 1 to 5 MPa. In addition, the tensile elongation percentage may be in the range of at least about 5%, specifically about 10 to 40%, more specifically about 15 to 30%. Thus, the tensile strength and the tensile elongation must be kept within an appropriate range, since they must have appropriate strength and flexibility.

전술한 생화학적 및 기계적 물성은 상호 보완적 특성일 뿐만 아니라, 상호 상반되는(conflicting) 특성에 해당되는 만큼, 이를 동시에 충족하는 것이 요구된다. 상기의 점을 고려하여, 본 개시 내용의 다른 구체예에서는 돼지 진피로부터 유래하는 콜라겐을 이용하여 특정 절차를 통하여 멤브레인 구조물(성형물)을 제조하는 방법이 제공된다. The above-mentioned biochemical and mechanical properties are not only complementary properties but also conflicting properties, so it is required to satisfy them at the same time. In view of the above, another embodiment of the present disclosure provides a method for producing a membrane structure (molded product) through a specific procedure using collagen derived from a porcine bark.

도 1은 콜라겐 멤브레인을 제조하는 일련의 공정의 예를 도시하는 바, 크게 돼지 진피의 전처리 단계, 멤브레인 구조물 형성 단계, 및 2단의 가교 단계를 포함할 수 있다.FIG. 1 shows an example of a series of processes for producing collagen membranes, which can largely include a preprocessing step of porcine dermis, a membrane structure forming step, and a two-step crosslinking step.

돈피의 전처리 단계(선택적)Pretreatment step (optional)

돈피에는 혈액을 비롯하여 각종 이물질이 함유되거나 붙어 있고, 각종 지방 성분 및 핵산 성분이 함유되어 있는 상태로 얻어진다. 따라서, 돼지 진피-유래 콜라겐을 이용한 멤브레인의 제조에 앞서 1 또는 그 이상의 돈피 전처리 과정을 수행한다. 이하에서는 입수된 돈피의 전처리 과정의 예를 설명하며, 상기 예시된 전처리 단계 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.In the pork loin, various kinds of foreign substances such as blood are contained or attached, and various fat components and nucleic acid components are contained. Thus, one or more pigs pretreatment steps are performed prior to the preparation of the membrane using the porcine dermis-derived collagen. Hereinafter, an example of a pretreatment process of the poultry obtained and at least one of the illustrated pretreatment steps can be performed.

(i) 세척/지방층 제거 단계(i) washing / removing the fat layer

일 구체예에 따르면, 돈피의 전처리 과정 중 하나로서 입수된 돈피를 세척하고 지방층을 제거하는 단계를 수행할 수 있다. 돈피의 세척을 위하여, 먼저 염화나트륨 등을 첨가한 수용액 내에 침지시키고, 교반 하에서 또는 교반 없이 진탕 배양하는 단계를 거칠 수 있다. 이때, 첨가 성분의 농도는, 예를 들면 약 0.5 내지 2 M, 구체적으로 약 1 내지 1.7 M 범위일 수 있고, 예를 들면 약 30 내지 45℃, 구체적으로 약 35 내지 40℃의 온도 조건 하에서 진탕 배양할 수 있다. 또한, 진탕 배양 시간은, 예를 들면 약 50 내지 100 시간, 구체적으로 약 65 내지 80 시간 범위 내에서 조절할 수 있다. According to one embodiment, it is possible to carry out a step of washing the poultry obtained as one of the pretreatment processes of the poultry and removing the fat layer. In order to wash the ponzu, it may be firstly immersed in an aqueous solution to which sodium chloride or the like is added, and subjected to shaking culture with or without stirring. At this time, the concentration of the additive component may be in the range of, for example, about 0.5 to 2 M, specifically about 1 to 1.7 M, and for example, about 30 to 45 캜, specifically about 35 to 40 캜, Lt; / RTI > In addition, the shaking culture time can be adjusted within the range of, for example, about 50 to 100 hours, specifically about 65 to 80 hours.

이와 같이 진탕 배양 과정을 거친 후에는 물(구체적으로 탈이온수)로 1회 이상 세척하며, 경우에 따라서는 세척 전에 돈피 주변에 존재하는 지방 부위를 절단 수단(예를 들면, 가위 등)을 사용하여 제거할 수 있다. 이와 같이, 세척이 종료되면 돈피 아래에 존재하는 지방층(피하지방층)을 제거하는 것이 요구될 수 있는 바, 돈피를 동결시킨 다음, 지방층을 제거할 수 있다. After the shaking culture process, it is washed once more with water (specifically, deionized water), and in some cases, the fat portion existing around the pork skin is washed using a cutting means (for example, scissors, etc.) Can be removed. As such, when the washing is completed, it may be required to remove the fat layer (subcutaneous fat layer) present under the pork pie, so that the pork fat can be frozen and then the fat layer can be removed.

(ii) 탈지질 처리 단계(ii) degreasing treatment step

앞선 세척/지방층 제거 단계는 주로 물리적 처리를 수반하고 있어 여전히 돈피 내에 함유된 지방(지질) 성분이 잔류하고 있다. 따라서, 가급적 콜라겐 성분만을 함유한 상태가 되도록 탈지질 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위하여, 탈지질 용액을 사용하여 화학적으로 잔여 지질을 제거하고, 더 나아가 돈피 내에 남아 있는 외부 바이러스(또는 1차 바이러스) 등을 비활성화 처리할 수 있다.The pre-wash / fat removal stage involves mainly physical treatments and still retains the fat (lipid) components contained in the pork. Therefore, it may be preferable to perform degreasing treatment so as to be in a state containing only the collagen component as much as possible. For this purpose, a degreasing solution is used to chemically remove the remaining lipids, and further, the external virus (or primary virus) remaining in the pork can be deactivated.

예시적으로, 탈지질 처리를 위하여 염기 성분(예를 들면, 수산화나트륨) 및 아세톤의 혼합 용액을 제조한 다음, 약 1 내지 10℃, 구체적으로 약 2 내지 5℃에서 약 1 내지 5 시간, 구체적으로 약 2 내지 4 시간에 걸쳐 진탕 배양할 수 있고, 경우에 따라서는 교반을 수반할 수 있다. 후속적으로, 에탄올(예를 들면, 농도 약 50% 이상, 구체적으로 약 70% 이상, 보다 구체적으로 약 90% 이상) 내에서 약 10 내지 20 시간, 구체적으로 약 15 내지 18 시간 동안 추가 처리하여 잔여 지질을 제거할 수 있다. 그 다음, 살균 성분, 예를 들면 과산화수소 등으로 처리하여 외부 바이러스의 비활성화시킬 수 있다.Illustratively, a mixed solution of a base component (for example, sodium hydroxide) and acetone is prepared for the degreasing treatment, and then the solution is heated at a temperature of about 1 to 10 DEG C, specifically about 2 to 5 DEG C for about 1 to 5 hours, For about 2 to 4 hours, and in some cases, stirring may be carried out. Subsequently, further treatment in ethanol (e.g., at a concentration of about 50% or more, specifically about 70% or more, more specifically about 90% or more) for about 10 to 20 hours, specifically about 15 to 18 hours Residual lipids can be removed. Then, the external virus can be inactivated by treatment with a germicidal component, such as hydrogen peroxide.

상술한 처리 과정을 통하여 수득된 돼지 진피 내 지질 함량(조지방 함량)을, 예를 들면 약 0.005% 이하, 구체적으로 약 0.003% 이하, 보다 구체적으로 약 0.002% 이하로 저감시킨다.The lipid content (crude fat content) in the swine dermis obtained through the above-described treatment process is reduced to, for example, about 0.005% or less, specifically about 0.003% or less, more specifically about 0.002% or less.

(iii) 탈핵산 처리 단계 (iii)

탈지질 단계가 완료된 후에도 돼지 진피에는 핵산 성분이 함유되어 있어 이를 바로 인체의 구강 점막 등과 접촉할 경우, 면역 반응 및 이식거부반응을 유발할 수 있다. 따라서, 돼지 진피 내 핵산 성분(예를 들면, DNA, RNA 등)을 제거하는 탈핵산 처리를 수행할 수 있다. 탈핵산 처리에 사용 가능한 처리 용액은 완충 용액일 수 있는 바, 예를 들면 Triton-X, Trizma 베이스(또는 Tris 베이스), SDS(sodium dodecyl sulphate) 등을 함유하는 완충 용액을 사용할 수 있다. 이와 같이 탈핵산화 처리가 완료되면, 소독수를 이용하여 중성화 세척(처리)을 수행할 수 있다.Even after the de-lipidization step is completed, the pig's dermis contains nucleic acid components, and if contacted with the oral mucosa of the human body, it may cause immune reaction and rejection of transplantation. Therefore, it is possible to carry out the nucleic acid treatment for removing the nucleic acid component (for example, DNA, RNA, etc.) in the swine dermis. The treatment solution that can be used for the nucleic acid treatment may be a buffer solution, for example, a buffer solution containing Triton-X, Trizma base (or Tris base), SDS (sodium dodecyl sulfate) and the like. After the enucleation oxidation treatment is completed in this manner, neutralization washing (treatment) can be performed using disinfection water.

(iv) 동결 건조 단계(iv) lyophilization step

전술한 탈핵산 처리를 거친 후에는 멤브레인 형상의 복합 구조물 형성 과정에 필요한 돼지 진피의 분쇄물을 용이하게 형성할 수 있도록 돼지 진피층에 대한 동결 건조 단계를 수행할 수 있다. 이때, 동결 건조는, 예를 들면 약 -90 내지 -50℃, 구체적으로 약 -85 내지 -60℃, 보다 구체적으로 약 -80 내지 -70℃의 온도 조건 하에서, 예를 들면 약 10 내지 50 시간, 구체적으로 약 15 내지 40 시간, 보다 구체적으로 약 20 내지 30 시간에 걸쳐 수행할 수 있다.After the above-mentioned nucleic acid treatment, the lyophilization layer of the porcine dermis layer can be subjected to a lyophilization step so as to easily form a pulverized product of the pig dermis necessary for the process of forming the membrane-like complex structure. At this time, the freeze-drying is carried out under a temperature condition of, for example, about -90 to -50 ° C, specifically about -85 to -60 ° C, more specifically about -80 to -70 ° C, , Specifically about 15 to 40 hours, more particularly about 20 to 30 hours.

멤브레인 형상의 성형 단계Molding step of membrane shape

일 구체예에 따르면, 돼지 진피층(구체적으로, 전처리된 돼지 진피층)을 물(예를 들면, 탈이온수)과 함께 물리적으로 파쇄하여 돼지 진피 분쇄물의 슬러리(또는 현탁액)를 제조한다. 이때, 분쇄 과정에서는 당업계에 공지된 분쇄 수단, 예를 들면 믹서기, 호모게나이져, 냉동 분쇄기, 초음파 분쇄기, 핸드블랜더, 플런저 밀 등을 사용할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.According to one embodiment, a slurry (or suspension) of porcine dermis powder is prepared by physically breaking the porcine dermis layer (specifically, pretreated porcine dermis layer) with water (e.g. deionized water). Here, in the pulverization process, a pulverizing means known in the art, for example, a blender, a homogenizer, a freezing pulverizer, an ultrasonic pulverizer, a hand blender, a plunger mill or the like may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 돼지 진피층의 분쇄물의 사이즈는 후술하는 감압 필터링 과정에서 사용되는 필터 망의 사이즈, 멤브레인 부재의 요구 물성 등을 고려하여 조절할 수 있는 바, 예시적으로 약 0.7 내지 2 ㎛, 구체적으로 약 0.8 내지 1.5 ㎛, 보다 구체적으로 약 0.9 내지 1.2 ㎛ 범위일 수 있으나, 이는 예시적 목적으로 기술되는 것으로 필터 망의 사이즈를 고려하여 적정 범위로 조절될 수 있을 것이다.The size of the pulverized product of the porcine dermal layer can be adjusted in consideration of the size of the filter net used in the vacuum filtration process to be described later, the required physical properties of the membrane member, and the like, and is about 0.7 to 2 탆, Mu] m, more specifically in the range of about 0.9 to 1.2 [mu] m, but this is for illustrative purposes and may be adjusted to an appropriate range in consideration of the size of the filter net.

또한, 돼지 진피의 분쇄 과정에서 첨가되는 물의 량은, 멤브레인 형상으로 성형하는데 필요한 점도, 지지력 등을 확보할 수 있는 한, 특정 량으로 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 진피층 100 중량부에 대하여, 예를 들면 약 500 내지 1000 중량부, 구체적으로 약 550 내지 800 중량부, 보다 구체적으로 약 600 내지 700 중량부 범위 내에서 선택될 수 있다. 다만, 물의 첨가량이 지나치게 적거나 많은 경우에는 멤브레인 구조를 형성하기 곤란하므로 전술한 범위 내에서 물의 첨가량을 조절하는 것이 유리할 수 있다. The amount of water to be added in the pulverization process of the duck bark is not limited to a specific amount as long as it can secure the viscosity, the supporting force, and the like necessary for shaping into a membrane shape. Illustratively, about 500 to 1000 parts by weight, specifically about 550 to 800 parts by weight, more specifically about 600 to 700 parts by weight, can be selected for 100 parts by weight of the dermal layer. However, when the addition amount of water is too small or too large, it is difficult to form a membrane structure, so that it may be advantageous to control the addition amount of water within the above-mentioned range.

예시적 구체예에 따르면, 제조된 돼지 진피 분쇄물의 슬러리를 감압 필터링을 통하여 멤브레인 형상으로 성형한다. 이러한 감압 필터링을 통한 멤브레인 형성 공정은 필터 망 위에 진피 분쇄물의 슬러리를 소정 량 붓고 필터 망 하측에서 감압을 걸어줌으로서 진피층 분쇄물이 필터 망에 밀착되고, 수분이 필터 망을 빠져 나감으로써 돼지 진피층 분쇄물로 이루어진 멤브레인 형상의 구조물이 형성될 수 있다(감압 필터링 단계). 이때, 필터 망은 당업계에서 알려진 스테인레스 스틸(예를 들면, SUS 시리즈), 셀룰로오스계(예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트), 불소계(예를 들면, PTFE, PVDF 등), 규소계(예를 들면, 글라스), 설폰계(예를 들면, 폴리에테르 설폰), 폴리아라미드계 (예를 들면, par a-Aramid, Nylon 6, Nylon 6,6) 등의 재질일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the slurry of the prepared porcine bark crushed material is formed into a membrane shape through reduced pressure filtration. The membrane forming process through the reduced pressure filtering is performed by pouring a predetermined amount of the slurry of the dermis crushed material onto the filter net and applying a reduced pressure to the bottom of the filter net so that the crushed dermis layer is closely adhered to the filter net and moisture is removed from the filter net, A membrane-like structure made of water can be formed (reduced pressure filtering step). At this time, the filter network may be formed of a stainless steel (for example, SUS series), a cellulose (for example, cellulose acetate), a fluorine (e.g., PTFE, PVDF, Glass), a sulfone system (e.g., polyethersulfone), a polyaramid system (e.g., par a-aramid, Nylon 6, Nylon 6,6).

한편, 전술한 감압 필터링 과정에서 가해지는 압력은, 예를 들면 약 600 Torr 이하, 보다 구체적으로 약 10 내지 500 Torr, 보다 구체적으로 약 200 내지 300 Torr 범위일 수 있다. 또한, 필터 망의 사이즈는, 예를 들면 약 0.2 내지 1 ㎛, 구체적으로 약 0.4 내지 0.8 ㎛, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 0.7 ㎛ 범위일 수 있다. 다만, 돼지 진피층 분쇄물이 필터 망을 빠져 나가지 않도록 필터 망의 사이즈는 진피층 분쇄물의 사이즈에 비하여 적게 설정될 수 있다.On the other hand, the pressure applied in the above-described vacuum filtration process may be, for example, about 600 Torr or less, more specifically about 10 to 500 Torr, and more specifically about 200 to 300 Torr. Further, the size of the filter net may be in the range of, for example, about 0.2 to 1 mu m, specifically about 0.4 to 0.8 mu m, more specifically about 0.5 to 0.7 mu m. However, the size of the filter net can be set to be smaller than the size of the crushed dermal layer so that the crushed dough layer of pigs does not exit the filter net.

이와 같이 형성된 멤브레인 구조물은 여전히 일정량의 수분을 함유하고 있어 점성을 나타내면서, 변형 가능한 상태에 있기 때문에 건조 과정을 거칠 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 상기 멤브레인 구조물은 동결 건조 방식으로 건조될 수 있다. 동결 건조 시, 온도는, 예를 들면 약 -90 내지 -50℃, 구체적으로 약 -85 내지 -60℃, 보다 구체적으로 약 -80 내지 -70℃ 범위에서 설정될 수 있다. 이때, 멤브레인 구조물의 건조(또는 동결 건조)는 감압 하에서 수행될 수 있는 바, 압력은 약 600 Torr 이하, 보다 구체적으로 약 1 내지 100 Torr, 보다 구체적으로 약 2 내지 10 Torr 범위일 수 있다. The thus-formed membrane structure still contains a certain amount of water and is in a deformable state while exhibiting a viscosity, so that it may undergo a drying process. According to an exemplary embodiment, the membrane structure may be dried in a lyophilized manner. In lyophilization, the temperature may be set, for example, in the range of about -90 to -50 ° C, specifically about -85 to -60 ° C, more specifically about -80 to -70 ° C. At this time, drying (or lyophilization) of the membrane structure can be performed under reduced pressure, and the pressure can be about 600 Torr or less, more specifically about 1 to 100 Torr, more specifically about 2 to 10 Torr.

선택적으로, 건조(또는 동결 건조)에 앞서 멤브레인 구조물을 예비 동결할 수 있는 바, 예를 들면 약 -70 내지 -50℃, 보다 구체적으로 약 -65 내지 -55℃의 온도 조건 하에서 적어도 약 1 시간, 구체적으로 약 1 내지 3 시간 동안 유지할 수 있다. Optionally, the membrane structure may be pre-frozen prior to drying (or lyophilization), for example, at a temperature of about -70 to -50 캜, more specifically about -65 to -55 캜 for at least about 1 hour , Specifically about 1 to 3 hours.

상술한 감압 필터링에 의한 성형 단계 및 건조(동결 건조) 단계를 거친 후, 멤브레인 구조물(성형물)은 판상형의 콜라겐 층이 복수 층으로 적층된 형태를 갖게 된다.After the above-described molding step by the reduced pressure filtration and the drying (freeze-drying) step, the membrane structure (molded product) has a laminated form of a plate-shaped collagen layer.

2단 가교 단계2 step crosslinking step

일 구체예에 따르면, 건조된 멤브레인 구조물은 2단의 순차적 가교 단계를 통하여 콜라겐 층에 가교 구조(가교 네트워크)를 도입함으로써 필요한 골 재생 기간(예를 들면, 약 4 내지 8개월, 구체적으로 약 5 내지 7개월) 동안 분해 저항성을 개선할 수 있다. 구체적으로 가교 반응에 의하여 콜라겐 내 하이드록시기(-OH)의 량이 감소하는데, 예를 들면 가교 구조가 도입된 멤브레인 부재 내 콜라겐 성분의 총 아미노산 조성 중 히드록시프롤린(hydroxyproline; OH-Pro) 내 히드록시기(-OH)의 량이 가교되지 않은 경우(또는 가교 구조가 도입되기 전)에 비하여, 예를 들면 약 90% 이하, 구체적으로 약 50 내지 80%, 보다 구체적으로 약 60 내지 70% 수준일 수 있다.According to one embodiment, the dried membrane structure is formed by introducing a cross-linking structure (cross-linking network) to the collagen layer through a two-step sequential cross-linking step to provide the necessary bone regeneration period (e.g., about 4-8 months, ≪ / RTI > to 7 months). Specifically, the amount of the hydroxyl group (-OH) in the collagen decreases due to the crosslinking reaction. For example, in the total amino acid composition of the collagen component in the membrane member into which the crosslinking structure is introduced, the hydroxyl group in the hydroxyproline (OH-Pro) For example, about 90% or less, specifically about 50 to 80%, more particularly about 60 to 70%, as compared to when the amount of (-OH) is not crosslinked (or before the crosslinking structure is introduced) .

본 구체예에 있어서, 중요한 특징 중 하나는 복수의 가교 반응, 구체적으로 열처리 가교 반응 및 화학적 가교 반응을 순차적으로 수행하는 점이다. 이와 같이, 물리적 가교-화학적 가교의 순으로 진행하는 이유는 감압필터링 후 동결건조된 멤브레인 구조물의 경우 분쇄된 조직간의 결합력이 약하기 때문에 수화시 분쇄된 조직들이 쉽게 해리될 수 있다. 따라서, 열처리 가교를 통하여 멤브레인 구조물의 물리적인 강도와 수화시 멤브레인 구조체의 형상을 유지시키기 위하여 열처리 가교 반응과 화학적 가교반응을 순차적으로 수행한다. 또한, 열처리 가교를 통하여 멤브레인 구조체의 다층 막의 구조가 더욱 치밀해지는 장점이 있다. 화학적 가교는 물리적 가교방법인 열처리가교보다 높은 가교도를 가지므로 분해저항성을 높여 이식 후 골형성 기간 동안 안정적인 멤브레인의 역할을 수행할 수 있다.In this embodiment, one of the important features is that a plurality of crosslinking reactions, specifically, a heat-treating crosslinking reaction and a chemical crosslinking reaction are sequentially carried out. The reason for progressing in the order of physical crosslinking-chemical crosslinking is as follows. In the case of a membrane structure freeze-dried after reduced pressure filtration, the binding force between pulverized tissues is weak, so that pulverized tissues can easily dissociate during hydration. Therefore, heat treatment crosslinking reaction and chemical crosslinking reaction are sequentially performed to maintain the physical strength of the membrane structure and the shape of the membrane structure during hydration through heat treatment crosslinking. Further, there is an advantage that the structure of the multilayer film of the membrane structure becomes more dense through heat treatment crosslinking. Chemical cross-linking has a higher degree of cross-linking than thermal cross-linking, which is a physical cross-linking method, so that it has a high resistance to decomposition and can serve as a stable membrane during the bone formation period after transplantation.

예시적인 2단 가교 반응의 세부 사항은 하기와 같다.Details of the exemplary two-step crosslinking reaction are as follows.

(i) 열처리 가교 반응(탈수 가열 처리)(i) Heat treatment Crosslinking reaction (dehydration heat treatment)

콜라겐의 열처리 가교 반응은 물리적 가교 반응의 일종으로서 콜라겐 내 수분을 제거함으로써 콜라겐의 수축 온도를 증가시키게 된다. 콜라겐으로부터 수분을 제거함으로써 콜라겐 내 사슬 간 가교 구조를 형성하는데, 콜라겐은, 예를 들면 약 80 내지 130℃(구체적으로 약 90 내지 125℃, 보다 구체적으로 약 100 내지 120℃) 및 감압(구체적으로, 약 750 Torr 이하) 조건 하에서, 예를 들면 약 12 내지 30 시간(구체적으로 약 15 내지 25 시간, 보다 구체적으로 약 18 내지 22 시간) 동안 건조된다. 열처리 가교 반응 메커니즘은 하기 반응식 1과 같다.Heat treatment of collagen The cross-linking reaction is a type of physical cross-linking reaction, which removes moisture in the collagen to increase the shrinkage temperature of the collagen. Collagen is formed by removing water from the collagen, and the collagen is decomposed at a temperature of, for example, about 80 to 130 DEG C (specifically about 90 to 125 DEG C, more specifically about 100 to 120 DEG C) , About 750 Torr or less), for example, for about 12 to 30 hours (specifically about 15 to 25 hours, more specifically about 18 to 22 hours). The heat-treated cross-linking reaction mechanism is shown in the following Reaction Scheme 1.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

예시적 구체예에 있어서, 열처리 가교 반응에 의하여 가교도는, 예를 들면 약 5 내지 30%, 구체적으로 약 10 내지 25%, 보다 구체적으로 약 15 내지 20%로 증가된다. In an exemplary embodiment, the cross-linking degree is increased, for example, by about 5 to 30%, specifically about 10 to 25%, more specifically about 15 to 20%, by heat-treated crosslinking reaction.

(ii) 화학적 가교 반응(ii) chemical cross-linking reaction

콜라겐의 화학적 가교 반응은 가교제의 사용을 수반할 수 있는 바, 통상적으로 2 관능성 화합물을 상이한 폴리펩티드 사슬 상의 리신 또는 하이드로리신 잔기의 아민기와 반응시키거나, 또는 글루탐산 및 아스파르트산 잔기의 카르복시기를 활성화한 후에 또 다른 폴리펩티드 사슬의 아민기와 반응시켜 아미드 결합을 형성함으로써 화학적 가교 반응을 수행할 수 있다. 예시적 구체예에 있어서, 글루타르알데히드, 에폭시 화합물, 카르보디이미드 화합물, 아실 아자이드 등을 사용할 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 화학적 가교제로서 카르보디이미드 화합물을 사용할 수 있다. 수용성 카르보디이미드 화합물은 콜라겐 내 글루탐산 및 아스파르트산 모이티의 자유 카르복실기를 활성화시킬 수 있는 바, 카르보디이미드(예를 들면, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드 하이드로클로라이드(EDC))를 이용하여 카르복실기를 활성화함으로써 O-acylisourea 기를 형성한다. 이탈기(leaving group)로서 우레아를 갖는 (하이드록시)리신 잔기의 자유 아민기를 친핵성 공격에 의한 응축 반응을 통하여 아미드 가교결합을 형성한다. 이러한 화학적 가교 반응의 메커니즘은 하기 반응식 2와 같다.The chemical cross-linking reaction of collagen may involve the use of a cross-linking agent, typically by reacting a bifunctional compound with an amine group of a lysine or hydrolysin moiety on a different polypeptide chain, or by activating the carboxyl group of glutamic acid and aspartic acid moiety And then reacted with an amine group of another polypeptide chain to form an amide bond, whereby a chemical cross-linking reaction can be performed. In an exemplary embodiment, glutaraldehyde, an epoxy compound, a carbodiimide compound, an acyl azide, and the like can be used. According to certain embodiments, carbodiimide compounds can be used as chemical cross-linking agents. The water-soluble carbodiimide compound can activate the free carboxyl group of glutamic acid and aspartic acid moiety in collagen, and it is also possible to use a carbodiimide (for example, 1-ethyl-3- (3- dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) to activate the carboxyl group to form the O-acylisourea group. The free amine group of the (hydroxy) lysine residue with urea as the leaving group forms an amide cross-link through a condensation reaction by nucleophilic attack. The mechanism of this chemical cross-linking reaction is shown in the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

예시적 구체예에 따르면, EDC 가교제는 용액 형태, 예를 들면 물 및 에탄올을 용매로 사용한 용액 형태로 사용할 수 있다. 이때, 용액 내 EDC 가교제의 농도는, 예를 들면 약 1 내지 5 mM, 구체적으로 약 2 내지 4 mM, 보다 구체적으로 약 2.5 내지 3.5 mM 범위일 수 있다. 상기 EDC 용액을 이용한 반응은 진탕 배양 방식으로, 예를 들면 약 1 내지 10℃, 구체적으로 약 3 내지 6℃에서, 예를 들면 약 15 내지 30시간, 구체적으로 약 20 내지 25 시간에 걸쳐 수행될 수 있다. 이때, 반응의 촉진을 위하여 교반을 수행하는 것이 유리할 수 있다. 상기 화학적 가교 반응의 경우, 전형적으로 앞선 열처리 가교 반응에 비하여 높은 가교도(예를 들면, 약 90%까지, 구체적으로 약 60 내지 80%)가 얻어질 수 있다.According to an exemplary embodiment, the EDC crosslinking agent can be used in the form of a solution, for example, a solution using water and ethanol as a solvent. The concentration of the EDC crosslinking agent in the solution may be, for example, in the range of about 1 to 5 mM, specifically about 2 to 4 mM, more specifically about 2.5 to 3.5 mM. The reaction using the EDC solution is carried out in a shaking culture manner, for example, at about 1 to 10 DEG C, specifically about 3 to 6 DEG C, for example, for about 15 to 30 hours, specifically about 20 to 25 hours . At this time, it may be advantageous to carry out agitation for promoting the reaction. In the case of the chemical crosslinking reaction, a high degree of crosslinking (for example, up to about 90%, specifically about 60 to 80%) can be obtained, as compared with the above-mentioned heat-treated crosslinking reaction.

전술한 2단 가교 반응이 완료되면, 가교된 멤브레인 구조물 상에 잔류하는 가교제를 세정하는 단계를 선택적으로 수행할 수 있다. 예시적으로, 초음파 세척을 이용할 수 있는 바, 구체적으로 적어도 1회의 초음파 세척을 수행하고, 진탕 배양하여 복합 구조물에 잔류하는 가교제 성분을 제거할 수 있다. When the above-described two-step crosslinking reaction is completed, a step of washing the crosslinking agent remaining on the crosslinked membrane structure may be selectively performed. Illustratively, ultrasonic cleaning can be used. Specifically, ultrasonic cleaning may be performed at least once, and shaking culture may be performed to remove the crosslinking agent component remaining in the composite structure.

이후, 인산염 완충 용액(Phosphate buffer saline; PBS)을 이용하여 중성화 처리할 수 있는 바, 그 이유는 체액과 유사한 조건에서의 삼투압 및 pH를 조절하기 위함이다. 이때, PBS의 pH는, 예를 들면 약 7 내지 8, 구체적으로 약 7.3 내지 7.5 범위로 조절할 수 있다. 이때, 중성화 처리는 전술한 세정 단계와 유사한 방식으로 초음파를 이용하여 적어도 1회에 걸쳐 수행할 수 있다.Subsequently, neutralization can be performed using a phosphate buffered saline (PBS), in order to control the osmotic pressure and the pH in a condition similar to body fluids. At this time, the pH of the PBS can be adjusted to, for example, about 7 to 8, specifically about 7.3 to 7.5. At this time, the neutralization treatment can be performed at least once using ultrasonic waves in a manner similar to the cleaning step described above.

후속적으로, 세정 및/또는 중성화 처리를 거친 복합 구조물을 다시 동결 건조 시켜 최종적으로 골 조직 재생용 콜라겐 멤브레인을 제조할 수 있다. 이때, 건조 조건은 앞서 기재된 범위 내에서 설정될 수 있고, 건조(또는 동결 건조)에 앞서 예비 동결 과정이 수반될 수도 있다. Subsequently, the composite structure that has undergone the cleaning and / or neutralization treatment is again freeze-dried to finally produce a collagen membrane for bone tissue regeneration. At this time, the drying conditions may be set within the range described above, and a preliminary freezing process may be followed before drying (or lyophilization).

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

돈피의 정제 처리(전처리)Purification of Ponzu (Pretreatment)

시장에서 구매한 돈피를 1.5M NaCl 수용액에 침지시켜 37℃ 및 150 rpm의 교반 조건 하에서 72시간 동안 진탕 배양시켰다. 이후, 돈피의 주변 지방부위를 제거한 후, 일정한 사이즈로 재단하여 탈이온수로 3회 세척하였다. 세척된 돈피를 -60℃에서 동결한 후 육절기를 이용하여 지방층을 제거하였다. The pork purchased in the market was immersed in a 1.5 M aqueous NaCl solution and shaken for 72 hours under stirring conditions of 37 ° C and 150 rpm. Thereafter, the peripheral fat portion of the pork loin was removed, cut to a predetermined size, and washed three times with deionized water. The washed pork was frozen at -60 ° C and the fat layer was removed using a mortar.

그 다음, 1.5M NaOH와 아세톤을 6 : 4(체적 기준)로 혼합한 탈지질 처리 용액을 제조하여, 이에 돈피를 투입하여 4℃ 및 150 rpm의 교반 조건 하에서 2시간 동안 진탕배양시킨 후에 99% 에탄올로 16시간 동안 진탕 배양하여 잔여 지질을 제거하였으며, 돼지 진피층을 분리하였다. 이후, 수득된 돼지 진피층의 탈색 및 이물질 제거, 그리고 1차 바이러스 비활성화를 위하여 12% 농도의 과산화수소를 첨가하고, 2시간에 걸쳐 4℃ 및 150 rpm 교반 하에서 진탕 배양하였다. Then, a defatted lipid-treated solution prepared by mixing 1.5M NaOH and acetone at a volume ratio of 6: 4 (volume basis) was prepared, and the mixture was incubated at 4 ° C and 150 rpm for 2 hours with shaking for 2 hours. Ethanol for 16 hours to remove residual lipids, and the duck skin layer of the pig was separated. Then, 12% concentration of hydrogen peroxide was added to the obtained duck skin layer to remove discoloration and foreign matter, and to deactivate the primary virus, followed by shaking culture at 4 ° C and 150 rpm for 2 hours.

ISO 1444(1996, Meat and meat products-Determination of free fat contents) 및 속슬렛(Soxhlet) 추출법(시료 0.2g 이상, 100 mL 에테르, 8시간 추출(80℃))에 따라 상기 돼지 진피층에 대한 탈지질 평가를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.According to ISO 1444 (1996, Meat and meat products-Determination of free fat contents) and Soxhlet extraction method (sample of more than 0.2 g, 100 mL ether, 8 hour extraction (80 캜)), Evaluation was carried out. The results are shown in Table 1 below.

시료 번호Sample number 시료중량 (g)Sample weight (g) 시료 중량
합계 (g)
Sample weight
Total (g)
플라스크
중량 (g)
flask
Weight (g)
측정 후 플라스크 중량 (g)Weight of flask after measurement (g) 조지방
함량 (%)
Crude fat
content (%)
1One 0.09050.0905 0.24650.2465 3회 측정
평균 135.8132g
3 times measurement
Average 135.8132 g
4회 측정
135.8167g
4 measurements
135.8167g
0.002%0.002%
22 0.07290.0729 33 0.08310.0831 44 0.06230.0623 0.26620.2662 3회 측정
평균 129.4189g
3 times measurement
Average 129.4189g
4회 측정
평균 129.4209g
4 measurements
Average 129.4209g
0.001%0.001%
55 0.09160.0916 66 0.11230.1123

상기 표에 나타낸 바와 같이, 탈지질 처리를 통하여 돼지 진피층 중 지질 성분이 실질적으로 제거되었음을 확인할 수 있다.As shown in the above table, it can be confirmed that the lipid component in the pork dermis layer was substantially removed through the degreasing treatment.

탈지질 처리된 돼지 진피층 내 잔여 핵산을 제거하기 위하여, 2000 mL의 증류수에 Tris 2.4g, EDTA 4g, Triton X100 2.34 mL 및 SDS 2.5g을 함유하는 탈핵산 용액을 제조하였으며, 제조된 탈핵산 용액 250 mL에 돼지 진피층을 넣고 150 rpm의 교반 조건 하에서 24시간 동안 진탕배양하였다.To remove the residual nucleic acid in the dregs-treated swine duck layer, a nucleic acid solution containing 2.4 g of Tris, 4 g of EDTA, 2.34 mL of Triton X100 and 2.5 g of SDS was prepared in 2000 mL of distilled water, and the prepared nucleic acid solution 250 mL of porcine dermis and incubated for 24 hours under agitation at 150 rpm.

탈핵산화 처리에 의한 핵산 성분의 감소 정도를 평가하기 위하여, H&E 염색(staining) 조직 슬라이스를 제조하여 탈핵산화 처리 전·후의 돼지 진피층을 광학 현미경(40배 및 100배)으로 관찰하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 탈핵산 처리를 통하여 돼지 진피층 내 핵산 성분이 현저히 저감되었음을 확인할 수 있다.H & E staining tissue slices were prepared and the pig dermal layer before and after enucleation was observed with an optical microscope (40-fold and 100-fold) in order to evaluate the degree of reduction of nucleic acid components by enucleation oxidation treatment. 2. As shown in the figure, it can be confirmed that the nucleic acid component in the pig dermal layer was significantly reduced through the nucleic acid treatment.

상기 탈핵산화 처리가 완료된 돼지 진피층을 -84℃에서 예비 동결시켰으며, 이후 24시간 동안 동결 건조하였다.The duck skin layer of the enucleation-oxidized pig was pre-frozen at -84 DEG C and then lyophilized for 24 hours.

멤브레인 구조물의 제조Manufacture of Membrane Structures

동결 건조된 돼지 진피층 20g을 비이커에 넣고 130 mL의 증류수를 투입하였고, 핸드믹서를 이용하여 2분 동안 돼지 진피층을 분쇄하여 진피층 분쇄물의 슬러리를 제조하였다. 뷰흐너와 2000 mL 여과 플라스크, 진공 펌프를 연결한 다음, 뷰흐너에 0.7 ㎛ 디스크 필터를 넣고 증류수를 흘려주어 뷰흐너 및 필터가 서로 밀착되도록 하였으며, 진공 펌프를 작동시켰다. 20 g of the lyophilized swine duck layer was placed in a beaker, and 130 mL of distilled water was added thereto. The duck skin layer was pulverized for 2 minutes using a hand mixer to prepare a slurry of the dyneposite ground product. A Buchner 2000 mL filtration flask and a vacuum pump were connected. A 0.7 μm disc filter was placed in Buchner and distilled water was flowed to make the Buchner and the filter closely contact each other, and a vacuum pump was operated.

뷰흐너에 앞서 제조된 돼지 진피층의 분쇄물 슬러리 100 mL를 넣고 24시간동안 감압 필터링하였다(460 Torr). 감압 필터링 완료 후에 얻어진 멤브레인 구조물을 핀셋으로 분리하고, 동결 건조기에 넣고 -60 ℃에서 1 시간 동안 예비 동결시켰다. 이후, 예비 동결된 멤브레인 구조물을 상부 선반에 배치하고, 상부 선반으로 연결되는 진공 밸브를 개방하여 진공 상태가 유지되는지 여부를 확인한 다음, -86℃ 및 5 Torr 조건 하에서 24시간 동안 동결 건조시켰다.100 mL of the pulverized slurry of porcine dermal layer prepared prior to Buchner was added and filtered under reduced pressure for 24 hours (460 Torr). The membrane structure obtained after the completion of the reduced pressure filtering was separated into tweezers, put in a freeze dryer, and preliminarily frozen at -60 ° C for 1 hour. The pre-frozen membrane structure was then placed on the top shelf and the vacuum valve connected to the top shelf was opened to ensure that the vacuum was maintained and then lyophilized for 24 hours at -86 < 0 > C and 5 Torr.

상술한 감압 필터링을 거쳐 동결 건조된 멤브레인 구조물의 단면에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 3에 나타내었다. 상기 도면으로부터, 감압 필터링 및 동결 건조를 거치면서 판상형의 복수 콜라겐 층이 긴밀하게 서로 접촉하면서 적층 구조를 형성하고 있음을 확인하였다.A scanning electron microscope (SEM) photograph of the section of the lyophilized membrane structure through the above-described reduced pressure filtration is shown in Fig. From the figure, it was confirmed that the lamellar structure was formed while the plate-like multiple collagen layers were in intimate contact with each other under reduced pressure filtration and freeze-drying.

2단 가교(물리적 가교-화학적 가교) 단계Step 2 (physical crosslinking - chemical crosslinking) step

동결 건조된 멤브레인 구조물을 꺼내어 핀셋을 이용하여 진공 오븐 내로 이동시킨 후에 진공 밸브를 개방하고 외부 공기 유입구를 폐쇄시킨 후에 18시간 30분 동안 진공 오븐(110℃) 내에서 열처리 가교, 즉 탈수가열(DHT) 가교를 수행하였다. 열처리 가교 완료 후 온도를 낮추고 진공 상태를 해제하였다. After removing the lyophilized membrane structure and moving it into a vacuum oven using tweezers, the vacuum valve was opened and the external air inlet was closed. After 18 hours and 30 minutes, heat treatment was carried out in a vacuum oven (110 ° C) ) Crosslinking. After completion of heat treatment crosslinking, the temperature was lowered and the vacuum was released.

그 다음, 2.5 mM EDC 가교 용액(물 : 에탄올(99%)= 1 : 1) 600 mL에 열처리 가교된 멤브레인 구조물을 넣고, 4℃ 및 150 rpm 조건 하에서 24시간 동안 진탕배양하였다. 진탕배양에 의한 화학적 가교 반응이 종료되면, 가교 용액을 제거하고 증류수 2000 mL를 넣은 후에 5분 간격으로 초음파 세척을 3회 실시하였다.Then, the heat-treated crosslinked membrane structure was added to 600 mL of a 2.5 mM EDC crosslinking solution (water: ethanol (99%) = 1: 1) and incubated at 4 ° C and 150 rpm for 24 hours with shaking. After completion of the chemical crosslinking reaction by shaking culture, the crosslinking solution was removed, 2000 mL of distilled water was added, and ultrasonic washing was performed three times at intervals of 5 minutes.

이후, 세척된 복합 구조물을 PBS(pH 7.4) 내에서 교반 조건 하에서 24시간 동안 중성화 처리하였다. 중성화 처리 용액을 버리고 증류수로 가교된 멤브레인 구조물을 세척하고, -60℃에서 1 시간 동안 예비동결시켰다. 그 다음, -86℃ 및 5 Torr 조건 하에서 24 시간동안 동결 건조시켜 콜라겐 멤브레인을 수득하였다. The washed composite structure was then neutralized in PBS (pH 7.4) for 24 hours under agitation conditions. The neutralization treatment solution was discarded and the membrane structure bridged with distilled water was washed and pre-frozen at -60 ° C for 1 hour. Then, the collagen membrane was obtained by freeze-drying at -86 캜 and 5 Torr for 24 hours.

콜라겐 멤브레인의 특성 평가Characterization of collagen membrane

수득된 콜라겐 멤브레인에 대하여 하기와 같이 특성 평가 테스트를 수행하였다.The obtained collagen membrane was subjected to a characterization test as described below.

(1) 세포 독성 평가 테스트(1) Cytotoxicity evaluation test

가. 사용 물질end. Materials Used

- 세포주: L929 cell (CCL-1, ATCC, USA) - Cell line: L929 cell (CCL-1, ATCC, USA)

- 양성대조군: 0.1%의 아연 디에틸디티오카바메이트(ZDEC)를 함유하는 폴리우레탄 필름(RM-A, Hatano Research Institute, Japan)- Positive Control: A polyurethane film (RM-A, Hatano Research Institute, Japan) containing 0.1% zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC)

- 음성대조군: 고밀도 폴리에틸렌 필름(RM-C, Hatano Research Institute, Japan) - Negative Control: High density polyethylene film (RM-C, Hatano Research Institute, Japan)

나. 절차I. step

(i) 검액 제조: 시료 당 2 mL의 비율로 10% FBS(fetal bovine serum)가 첨가되지 않은 알파-MEM 배양액에 넣고 48시간 동안 용출하였다. (i) Preparation of test solution: 2 ml per sample was added to an alpha-MEM culture medium to which no 10% FBS (fetal bovine serum) was added and eluted for 48 hours.

(ii) 배양 대조액 제조: 테스트 물질을 포함하지 않은 상태로 10% FBS가 첨가되지 않은 알파-MEM 배양액에 넣고 48시간 동안 용출하였다(ii) Preparation of culture control solution: The test substance was not added and the cells were added to an alpha-MEM culture medium to which 10% FBS was not added, followed by elution for 48 hours

(iii) 음성대조액 제조: 음성 대조 성분인 고밀도 폴리에틸렌 필름을 6 ㎠/mL의 비율로 10% FBS가 첨가되지 않은 알파-MEM 배양액에 넣고 48시간 동안 용출하였다. (iii) Preparation of negative control solution: A high-density polyethylene film as a negative control component was added to a culture medium of alpha-MEM containing 10% FBS at a rate of 6 cm2 / mL and eluted for 48 hours.

(iv) 양성대조액 제조: ZDEC 폴리우레탄 필름을 0.1g/mL의 비율로 10% FBS가 첨가되지 않은 알파-MEM 배양액이 담긴 15 mL 튜브에 넣고 37℃에서 48시간 동안 용출하였다.(iv) Preparation of positive control solution: ZDEC polyurethane film 0.1 g / mL was added to a 15 mL tube containing a 10% FBS-free alpha-MEM culture medium and eluted at 37 DEG C for 48 hours.

다. 평가방법 및 기준 All. Evaluation Method and Criteria

(i) ISO 10993-5와 의료기기의 생물학적 안전에 관한 공통기준규격(식품의약품안전청고시 제2006-3호)에 의거하여 시험 및 평가를 수행하였다. (i) Testing and evaluation were conducted in accordance with ISO 10993-5 and the Common Criteria for Biological Safety of Medical Devices (Korea Food and Drug Administration Notice 2006-3).

(ii) 평가 방법: 세포를 현미경으로 관찰하여 형태 변화에 따라 판단하였는 바, 살아있는 세포는 긴 가지 형상으로 바닥에 붙어있는 반면, 죽은 세포는 모양이 둥글고 배양액에 떠있으며 세포막이 파괴되어 세포핵 및 세포질을 구별할 수 없었다. (ii) Evaluation method: Cells were observed under a microscope, and the living cells were attached to the bottom in a long branch shape, whereas the dead cells were round in shape, floated in the culture medium, Could not be distinguished.

(iii) 다음날, 플레이트 바닥 면적의 80% 정도까지 세포가 증식하면 플레이트에서 배양액을 걷어내었고, 검액 및 대조액을 넣고 5% CO2 인큐베이터에서 24시간 동안 배양하였다. (iii) On the next day, when the cells proliferated to about 80% of the plate bottom area, the culture broth was removed from the plate, and the test solution and the reference solution were added and cultured in a 5% CO2 incubator for 24 hours.

(iv) 24시간이 경과한 후, 양성대조 및 음성대조가 정확할 때, 세포를 현미경으로 관찰하고 측정하여 검액에 나타난 반응이 1등급 이하이면 세포독성이 없는 것으로 판정하였다. 세부 판단 기준은 하기 표 2와 같다.(iv) After 24 hours, when the positive and negative controls were correct, the cells were observed under a microscope and determined to be cytotoxic if the response to the test was less than grade 1. The detailed criteria are shown in Table 2 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

상술한 세포 독성 평가 결과(배양액 대조군, 음성 대조군, 양성 대조군 및 시료)를 도 4에 나타내었다.The above cytotoxicity evaluation results (culture control, negative control, positive control and sample) are shown in FIG.

상기 도면에 따르면, 본 실시예에서 수득된 콜라겐 멤브레인의 경우, 긴 가지 형상의 살아있는 다수의 세포가 바닥에 붙어있었다. 이는 상기 멤브레인이 실질적으로 세포 독성을 갖고 있지 않음을 의미한다. 반면, 배양액 대조군 및 음성 대조군의 경우, 살아있는 세포에 대한 죽은 세포의 비율이 높았으며, 특히 양성 대조군에서는 죽은 세포의 비율이 현저히 높았다.According to the figure, in the case of the collagen membrane obtained in this example, a large number of living cells in the shape of long branches were attached to the bottom. This means that the membrane is not substantially cytotoxic. On the other hand, in the culture control and negative control groups, the ratio of dead cells to living cells was high, especially in the positive control group.

(2) 생화학적 및 기계적 물성 테스트(2) Biochemical and mechanical properties testing

실시예 1에서 수득된 콜라겐 멤브레인을 시판 중인 5종의 콜라겐 멤브레인(비교예)과 생화학적 및 기계적 물성과 관련하여 비교 실험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 3, 그리고 도 5 및 도 6에 나타내었다.Comparative experiments were carried out on collagen membranes obtained in Example 1 on the basis of commercially available collagen membranes (Comparative Example) and biochemical and mechanical properties. The results are shown in Table 3, and in FIGS. 5 and 6.

시험 방법Test Methods 실시예 1Example 1 비교예 1 내지 5Comparative Examples 1 to 5
시편 정보

Psalm Information
가교방법Crosslinking method 2단 가교
(DHT/EDC)
2 step bridge
(DHT / EDC)
화학가교
(EDC/NHS)
Chemical bridge
(EDC / NHS)
열처리 가교Heat treatment bridging 비가교Non-bridge 비가교Non-bridge
분해기간Decomposition period 6개월 이상more than 6 month 6개월 이상more than 6 month 3~5개월3 to 5 months 3~4개월3 to 4 months 3~5개월3 to 5 months No.No. 시험 평가 항목Test Evaluation Items 원자재raw materials 돈피Nongpie 소 힘줄Cow tendon 돈피Nongpie 소 심막Small sacrum 1One 두께 (mm)Thickness (mm) -- 0.500.50 0.450.45 0.240.24 0.480.48 -- 0.450.45 22 밀도 (g/cm3)Density (g / cm3) -- 0.510.51 0.340.34 0.660.66 0.080.08 -- 0.260.26 33 흡수도 (%)Absorption (%) ISO 13726-1ISO 13726-1 165.1165.1 169169 567567 1689.041689.04 -- -- 44 효소분해저항성 (%)
(Collagenase 50U, 8h)
Enzyme degradation resistance (%)
(Collagenase 50U, 8h)
ASTM F2212ASTM F2212 82.73 (10h)

67.79 (8h)
82.73 (10h)

67.79 (8H)
43.05 (10h)43.05 (10h) 8.00 (8h)8.00 (8H) -- 0.00 (8h)0.00 (8h) 6.00 (8h)
6.00 (8H)
55 인장강도 (MPa)Tensile Strength (MPa) ASTM D638ASTM D638 5.635.63 3.273.27 4.694.69 0.740.74 -- -- 66 인장신장율 (%)Tensile elongation (%) 33.1233.12 14.414.4 14.814.8 14.114.1 -- --

상기 표 및 도면에 따르면, 실시예 1에 따라 제조된 콜라겐 멤브레인은 복수의 평가지표에 걸쳐 모두 양호한 특성을 갖는다.According to the above tables and figures, the collagen membrane produced according to Example 1 has good properties all over a plurality of evaluation indexes.

화학 가교만을 수행한 비교예 1의 경우, 흡수도에서는 실시예 1과 유사한 값을 나타내었으나, 인장강도 및 인장신장율 면에서는 실시예 1에 비하여 현저히 낮은 수준이었다. 또한, 열처리 가교를 거친 비교예 2 및 3의 경우, 흡수도, 효소분해저항성, 인장 강도 및 인장신장율에 있어서 실시예 1에 비하여 낮은 물성을 나타내었다. In the case of Comparative Example 1 in which only chemical crosslinking was carried out, the absorbency showed values similar to those in Example 1, but the tensile strength and the tensile elongation were significantly lower than those in Example 1. In addition, Comparative Examples 2 and 3 which had undergone the heat treatment crosslinking exhibited lower physical properties than those of Example 1 in absorbency, enzyme decomposition resistance, tensile strength and tensile elongation.

이외에도, 가교 반응을 수반하지 않은 비교예 4 및 5의 경우, 모든 평가지표 면에서 실시예 1에 비하여 열악한 물성을 나타내었다.In addition, Comparative Examples 4 and 5, which were not accompanied by a crosslinking reaction, exhibited poor physical properties in comparison with Example 1 on all evaluation surface planes.

(3) 콜라겐 멤브레인 내 아미노산 조성 평가(3) Evaluation of amino acid composition in collagen membrane

2단 가교 단계를 거친 실시예 1과 가교 단계를 거치지 않은 비교예 4에 있어서 아미노산 조성을 측정하였다. 구체적으로, PITC 라벨링된 시료를 400 uL의 완충용액에 용해시키고 10 배 희석한 후, 이중 10 uL를 취하여 HPLC 에 로딩하는 방식으로 측정하였다. 이때, 사용된 분석기기는 하기와 같다.The amino acid composition was measured in Example 1 in which the two-step crosslinking step was performed and in Comparative Example 4 in which no crosslinking step was performed. Specifically, the PITC-labeled sample was dissolved in 400 μL of buffer solution and diluted 10-fold, and 10 μL of the sample was taken and loaded on HPLC. The analytical instrument used is as follows.

- 시스템: Waters 510 HPLC 펌프 2대, Waters 구배(Gradient) 컨트롤러 및 Waters 717 자동 샘플러- System: Two Waters 510 HPLC pumps, a Waters Gradient controller and a Waters 717 automatic sampler

- 컬럼: Waters Pico-tag 컬럼(3.9 × 300 mm, 4 mm)- Column: Waters Pico-tag column (3.9 x 300 mm, 4 mm)

- 검출기(Detector): Waters 2487 UV 검출기(254 nm)Detector: Waters 2487 UV detector (254 nm)

- 데이터 분석: empower 2 software- Data Analysis: empower 2 software

분석 결과, 실시예 1의 OH-Pro 함량은 1054.276 pmol인 반면, 비교예 4의 OH-Pro 함량은 1186.949 pmol이었다. 이처럼, 실시예 1은 콜라겐 멤브레인을 구성하는 콜라겐 단백질 내 -OH기의 함량이 비교예 4에 비하여 낮은 수준인 바, 이는 구강 내 환경에서 분해저항성이 높음을 지시한다. As a result of analysis, the OH-Pro content of Example 1 was 1054.276 pmol while the OH-Pro content of Comparative Example 4 was 1186.949 pmol. As described above, in Example 1, the content of -OH group in the collagen protein constituting the collagen membrane is lower than that in Comparative Example 4, indicating that the decomposition resistance is high in the oral environment.

(4) 가교 밀도의 평가(4) Evaluation of crosslinking density

열처리 가교 및 화학적 가교 각각을 거친 후의 가교 밀도를 확인하기 위하여 닌하이드린(nynhydrin)분석 방법으로 가교된 콜라겐들의 가교도를 확인하였다. 먼저 닌하이드린 용액을 하기와 같이 준비하였다: Crosslinking of cross-linked collagen was confirmed by nynhydrin analysis to confirm cross-link density after heat-treated cross-linking and chemical cross-linking. First, a ninhydrin solution was prepared as follows:

닌하이드린(0.5g) 및 프록토스(0.3g)을 100 mL 요오드산칼륨(Potossium iodate) 용액을 제조한 후, 여기에 200 mL의 95%(v/v) 에탄올을 첨가하여 500 ml의 용액을 제조하였다. 4 mL의 포스페이트-버퍼 살린PBS, pH=6.8) 내의 약 1 mg의 시료 및 닌하이드린 용액 1 mL를 25 mL 표준 비색관(Colorimetric Tube)에 넣고, 열탕 수조로 20분 동안 가열한 다음, 차가운 물 수조 내에서 냉각시켰다. 이후 5 mL의 요오드산칼륨 용액을 상기 표준 비색관에 첨가하고 추가적으로 탈이온수를 보충하여 25mL의 용액을 유지하였다. 상기 용액의 흡광도를 568 nm에서 분광도계(Mecasys, Optizen-α, UV/vis Spectrophotometer)로 측정하였다. 기준으로는 글리신(0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 2, 4 및 6 mg/L)을 이용하였다. Potassium iodate solution was prepared by adding ninhydrin (0.5 g) and proctose (0.3 g) to 200 ml of 95% (v / v) ethanol. . 1 mL of the sample and about 1 mL of the ninhydrin solution in 4 mL of phosphate-buffered PBS, pH = 6.8) was added to a 25 mL Colorimetric Tube and heated in a hot water bath for 20 minutes, It was cooled in a water bath. Then 5 mL of potassium iodate solution was added to the standard colorimetric tube and 25 mL of the solution was maintained by addition of deionized water. The absorbance of the solution was measured by a spectrophotometer (Mecasys, Optizen-a, UV / vis Spectrophotometer) at 568 nm. Glycine (0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 2, 4 and 6 mg / L) was used as a reference.

가교 밀도는 하기의 수학식으로 결정하였다:The crosslink density was determined by the following equation:

[수학식 1][Equation 1]

(가교 밀도(%)=(NH2(전)-NH2(후)/NH2(전)×100). (Crosslinking density (%) = (NH 2 (total) -NH 2 (after) / NH 2 (total) × 100).

이와 같이, 열처리 가교 반응에 의하여 가교도는 약 17% 수준으로 증가되었고, 화학적 가교에 의하여 가교도는 약 80%까지 증가하였다.As a result, the degree of crosslinking increased to about 17% by the heat - treatment crosslinking reaction, and the degree of crosslinking increased to about 80% by chemical crosslinking.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (18)

판상형을 갖는 복수 콜라겐 층의 적층 구조를 포함하며,
하기의 물성을 충족하는 콜라겐 멤브레인:
(i) 적어도 0.4 g/㎤의 밀도,
(ii) ISO 13726-1에 따라 측정되는 흡수도가 100 내지 2,000%,
(iii) ASTM F2212에 따라 측정되는 효소분해저항성(8h)이 40 내지 80%, 그리고
(iv) ASTM D638에 따라 측정되는 인장강도 및 인장신장율 각각이 적어도 0.5 MPa 및 적어도 5%임.
A laminate structure of a plurality of collagen layers having a plate-like shape,
Collagen membranes meeting the following properties:
(i) a density of at least 0.4 g / cm < 3 &
(ii) an absorbance of 100 to 2,000%, measured according to ISO 13726-1,
(iii) an enzymatic degradation resistance (8h) measured according to ASTM F2212 of 40 to 80%, and
(iv) tensile strength and tensile elongation, measured according to ASTM D638, of at least 0.5 MPa and at least 5%, respectively.
제1항에 있어서, 상기 복수 콜라겐 층은 가교된 콜라겐 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인.The collagen membrane of claim 1, wherein the multiple collagen layer has a crosslinked collagen structure. 제1항에 있어서, 상기 판상형의 복수 콜라겐 층 각각의 두께는 1 내지 50 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인.The collagen membrane according to claim 1, wherein the thickness of each of the plurality of plate-like multiple collagen layers ranges from 1 to 50 mu m. 제2항에 있어서, 상기 가교 구조를 갖는 복수 콜라겐 층의 총 아미노산 조성 중 히드록시프롤린(hydroxyproline) 내 히드록시기(-OH)의 량이 가교되지 않은 경우에 비하여 90% 이하인 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인. The collagen membrane according to claim 2, wherein the amount of hydroxyl group (-OH) in hydroxyproline in the total amino acid composition of the multiple collagen layer having the crosslinked structure is 90% or less as compared with the case where crosslinked. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 콜라겐 멤브레인의 두께는 0.2 내지 0.6 mm 범위인 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인.The collagen membrane according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the collagen membrane ranges from 0.2 to 0.6 mm. a) 돼지 진피로부터 유래된 콜라겐-함유 진피층을 물과 함께 분쇄 처리하는 단계;
b) 상기 진피층 분쇄물을 감압 필터링에 의하여 멤브레인 형상으로 성형하는 단계; 및
c) 상기 멤브레인 형상의 성형물에 대하여 물리적 가교 및 화학적 가교로 이루어지는 2중 가교를 수행하는 단계;
를 포함하며,
상기 가교된 멤브레인 형상의 성형물이 판상형의 복수 콜라겐 층의 적층 구조를 갖는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.
a) pulverizing the collagen-containing dermis layer derived from the swine dermis together with water;
b) shaping the crushed dermal layer into a membrane by vacuum filtration; And
c) performing a double bridge comprising physical crosslinking and chemical crosslinking on the membrane-shaped molding;
/ RTI >
Wherein the cross-linked membrane-shaped molding has a laminated structure of a plurality of plate-shaped collagen layers.
제6항에 있어서, 상기 콜라겐 멤브레인은 하기의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법:
(i) 적어도 0.4 g/㎤의 밀도,
(ii) ISO 13726-1에 따라 측정되는 흡수도가 100 내지 2,000%,
(iii) ASTM F2212에 따라 측정되는 효소분해저항성(8h)이 40 내지 80%, 그리고
(iv) ASTM D638에 따라 측정되는 인장강도 및 인장신장율 각각이 적어도 0.5 MPa 및 적어도 5%임.
The collagen membrane according to claim 6, wherein the collagen membrane has the following physical properties:
(i) a density of at least 0.4 g / cm < 3 &
(ii) an absorbance of 100 to 2,000%, measured according to ISO 13726-1,
(iii) an enzymatic degradation resistance (8h) measured according to ASTM F2212 of 40 to 80%, and
(iv) tensile strength and tensile elongation, measured according to ASTM D638, of at least 0.5 MPa and at least 5%, respectively.
제6항에 있어서, 상기 단계 b)와 단계 c) 사이에 상기 멤브레인 형상의 성형물을 동결 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.[7] The method of claim 6, further comprising lyophilizing the membrane-shaped molding between steps b) and c). 제6항에 있어서, 상기 단계 a)에 앞서 돈피를 탈지질 처리하여 돼지 진피를 얻는 단계; 및
상기 돼지 진피를 탈핵산화 처리하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.
7. The method of claim 6, further comprising: deglossing the pork to obtain a pig dermis prior to step a); And
Enucleation of the pig dermis;
≪ / RTI >
제9항에 있어서, 상기 탈핵산화 처리된 돼지 진피를 동결 건조시킨 후에 상기 단계 a)를 수행하는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the step (a) is performed after lyophilization of the enucleated oxidized pig's dermis. 제6항에 있어서, 상기 진피층 분쇄물의 입자 사이즈는 0.7 내지 2 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.[7] The method of claim 6, wherein the particle size of the crushed dermal layer is in the range of 0.7 to 2 [mu] m. 제6항에 있어서, 상기 단계 a)에서 물의 량은 상기 진피층 100 중량부에 대하여 500 내지 1000 중량부 범위인 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.[7] The method of claim 6, wherein the amount of water in step a) ranges from 500 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the dermal layer. 제6항에 있어서, 상기 감압 필터링을 위하여 가해지는 압력은 600 Torr 이하인 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the pressure applied for the reduced pressure filtration is 600 Torr or less. 제8항에 있어서, 상기 멤브레인 형상의 성형물을 동결 건조하는 단계는 -90 내지 -50℃ 범위의 온도 및 600 Torr 이하의 압력 조건 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.9. The method of claim 8, wherein the step of lyophilizing the membrane-shaped molding is performed at a temperature ranging from -90 to -50 < 0 > C and a pressure of 600 Torr or less. 제6항에 있어서, 상기 물리적 가교는 열처리 가교로서 80 내지 130℃ 및 감압 조건 하에서 12 내지 30 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the physical crosslinking is carried out at 80 to 130 DEG C under reduced pressure for 12 to 30 hours as heat treatment crosslinking. 제15항에 있어서, 상기 열처리 가교 반응에 의하여 가교도가 5 내지 30%로 증가하는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.16. The method of claim 15, wherein the cross-linking degree is increased to 5 to 30% by the heat-treatment crosslinking reaction. 제6항에 있어서, 상기 화학적 가교는 카르보디이미드 화합물을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the chemical crosslinking is carried out using a carbodiimide compound. 제17항에 있어서, 항기 화학적 가교 반응에 의하여 가교도가 90%까지 증가하는 것을 특징으로 하는 콜라겐 멤브레인의 제조방법.18. The method of claim 17, wherein the cross-linking degree is increased up to 90% by the cross-linking reaction.
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