KR20190034123A - Non-solvent induced phase separation (NIPS)-based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure - Google Patents

Non-solvent induced phase separation (NIPS)-based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure Download PDF

Info

Publication number
KR20190034123A
KR20190034123A KR1020180113965A KR20180113965A KR20190034123A KR 20190034123 A KR20190034123 A KR 20190034123A KR 1020180113965 A KR1020180113965 A KR 1020180113965A KR 20180113965 A KR20180113965 A KR 20180113965A KR 20190034123 A KR20190034123 A KR 20190034123A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solution
biodegradable polymer
water
shell
precipitating
Prior art date
Application number
KR1020180113965A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102198398B1 (en
Inventor
고영학
최재원
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Publication of KR20190034123A publication Critical patent/KR20190034123A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102198398B1 publication Critical patent/KR102198398B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/18Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205Means for applying layers
    • B29C64/209Heads; Nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/314Preparation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00Materials specially adapted for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2240/00Manufacturing or designing of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
    • A61F2240/001Designing or manufacturing processes
    • A61F2240/002Designing or making customized prostheses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids
    • B29K2067/046PLA, i.e. polylactic acid or polylactide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037Other properties
    • B29K2995/0059Degradable
    • B29K2995/006Bio-degradable, e.g. bioabsorbable, bioresorbable or bioerodible
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/731Filamentary material, i.e. comprised of a single element, e.g. filaments, strands, threads, fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/753Medical equipment; Accessories therefor
    • B29L2031/7532Artificial members, protheses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for preparing a porous support using a non-solvent phase separation method, which provides excellent stability and mechanical strength in vivo. The method of the present invention comprises a step of extruding a biodegradable polymer solution into a precipitation solution by using a 3D printer, wherein the precipitation solution is a mixed solution of water and alcohol.

Description

비용매상분리법을 이용한 다공성 코어-치밀성 쉘 구조형 스캐폴드 제조 기술{Non-solvent induced phase separation (NIPS)-based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure}[0002] Non-solvent induced phase separation (NIPS) -based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure,

본 발명은 비용매상분리법을 이용한 다공성 코어-치밀성 쉘 구조형 스캐폴드 제조 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous core-dense shell structured scaffold manufacturing technique using a non-solvent separation method.

3D 프린터를 이용해 만든 스케폴드는 환자에 개개인에게 맞춤형으로 그 형태를 제공할 수 있다는 강점을 갖는다. 또한, 3D 프린터를 통해 부여된 스케폴드의 3차원적인 매크로 기공구조는 조직의 재생속도를 증진시킨다는 이점이 있다. 한편, 스케폴드 내부에 형성된 3차원적으로 연결된 마이크로 단위의 기공구조는 그것이 생체의 기공구조와 유사할 경유 조직 재생 능뿐만 아니라 세포의 부착, 증식 및 분화의 유도/자극 면에서도 유리하다. Scaffolding made with 3D printers has the advantage of being able to provide that shape to the individual for the individual. In addition, the three dimensional macropore structure of the scaffold imparted through the 3D printer has the advantage of improving the regeneration speed of the tissue. On the other hand, the three-dimensionally connected micro-pore structure formed inside the scaffold is advantageous not only in the durability of tissue regeneration, which is similar to the pore structure of the living body, but also in induction / stimulation of cell adhesion, proliferation and differentiation.

1. 한국공개특허 제10-2018-0001191호1. Korean Patent Publication No. 10-2018-0001191

본 발명은 생체적합성과 기계강도가 우수한 생분해성 고분자를 사용하여 3차원적인 매크로 사이즈의 기공을 지닌 다공성 지지체(스케폴드)를 제조하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims at producing a porous support (scaffold) having three-dimensional macroscopic pores using a biodegradable polymer having excellent biocompatibility and mechanical strength.

본 발명은 생분해성 고분자 용액을 3D 프린터를 사용하여 침전용액에 압출시키는 단계를 포함하며, The present invention comprises a step of extruding a biodegradable polymer solution into a precipitating solution using a 3D printer,

상기 침전용액은 물 및 알코올의 혼합용액인 다공성 지지체의 제조 방법을 제공한다. Wherein the precipitating solution is a mixed solution of water and alcohol.

또한, 본 발명은 전술한 다공성 지지체의 제조 방법에 의해 제조되며, The present invention also relates to a porous support prepared by the above-

상기 다공성 지지체를 구성하는 필라멘트는 다공성 구조의 코어 및 치밀한 구조의 쉘의 구조를 가지는 다공성 지지체를 제공한다.The filament constituting the porous support provides a porous support having a core of a porous structure and a structure of a shell of a dense structure.

본 발명에 따른 다공성 지지체는 생체적합성이 우수한 생분해성 고분자를 이용함으로써 생체 내에서의 안정성을 제공할 수 있으며, 또한, 상기 생분해성 고분자는 기계강도가 우수하므로 생체 내에서 우수한 기계강도를 제공할 수 있다.The porous support according to the present invention can provide stability in vivo by using a biodegradable polymer having excellent biocompatibility. Further, since the biodegradable polymer has excellent mechanical strength, it can provide excellent mechanical strength in vivo have.

본 발명에 따른 다공성 지지체는 상기 다공성 지지체를 구성하는 필라멘트가 다공성 구조의 코어 및 치밀형 구조의 쉘의 구조를 가지며, 이러한 구조는 생체 뼈와 유사한 내부구조를 띄고 있으므로, 생체 내 결손부위에 매식할 경우 우수한 기계강도뿐 아니라 세포의 부착, 증식 및 분화를 유도/자극 할 수 있다.The porous support according to the present invention has a structure in which the filaments constituting the porous support have a porous core structure and a shell having a dense structure. Such a structure has an internal structure similar to that of a living bone, Can induce / stimulate not only excellent mechanical strength but also cell attachment, proliferation and differentiation.

본 발명에 따른 다공성 지지체는 기존의 다른 기술들과는 달리 필라멘트의 쉘(바깥) 부분이 치밀한 구조를 가지므로, 지지체의 바깥 부분 역시 기공이 없는 치밀한 구조를 가질 수 있다. The porous support according to the present invention has a dense structure of the shell (outer portion) of the filament, unlike other conventional techniques, so that the outer portion of the support may have a dense structure without pores.

또한, 본 발명에서는 침전용액의 구성 및 비율을 조절하여 필라멘트의 쉘 부분의 두께를 조절할 수 있으며, 이를 통해 인위적으로 지지체의 강도를 제어할 수 있다. Further, in the present invention, the thickness and thickness of the shell portion of the filament can be controlled by adjusting the composition and the ratio of the precipitating solution, thereby controlling the strength of the support artificially.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 지지체를 제조하는 방법을 나타내는 모식도로, 폴리카프로락톤 용액을 피스톤에 옮긴 후, 3D 프린터를 이용해 미리 설정된 디자인을 따라 침전용액 안에서 스케폴드를 제조한다.
도 2는 피스톤에서 압출된 폴리카프로락톤 용액이 침전용액에 들어갔을 때의 상태를 나타내는 모식도이다. 폴리카프로락톤 용액이 침전용액에 노출되면 미리 설정된 디자인을 따라 적층되면서, 필라멘트 표면은 상분리 현상을 통해 고화 및 기공구조의 형태를 띠게 된다.
도 3은 침전용액의 구성에 따른 폴리카프로락톤 필라멘트의 단면을 나타내는 모식도이다.
도 4는 침전용액의 구성에 따른 폴리카프로락톤 필라멘트의 구조체, 즉 폴리카프로락톤 지지체(스캐폴드)를 나타낸 모식도이다.
도 5는 침전용액의 구성에 따른 폴리카프로락톤 필라멘트의 구조체, 즉 폴리카프로락톤 지지체(스캐폴드)를 나타내는 이미지이다.
도 6은 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따라 제조된 폴리카프로락톤 지지체(스캐폴드)의 이미지이다.
도 7은 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 제조된 폴리카프로락톤 필라멘트의 기공구조 변화를 보여주는 현미경 사진이다.
도 8은 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 제조된 폴리카프로락톤 필라멘트의 기공구조 변화를 보여주는 확대된 현미경 사진이다.
도 9는 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 제조된 폴리카프로락톤 필라멘트의 코어 기공구조를 보여주는 현미경 사진이다.
도 10은 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 제조된 폴리카프로락톤 스케폴드(지지체)의 인장강도를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic view showing a method for producing a porous support according to the present invention. After a polycaprolactone solution is transferred to a piston, a scaffold is prepared in a precipitating solution according to a predetermined design using a 3D printer.
Fig. 2 is a schematic diagram showing a state in which a solution of polycaprolactone extruded from a piston enters a precipitating solution. Fig. When the solution of the polycaprolactone is exposed to the precipitating solution, the filament surface is laminated according to a predetermined design, and the surface of the filament becomes a solidified and pore structure through phase separation.
3 is a schematic view showing a cross section of a polycaprolactone filament according to the constitution of a precipitating solution.
4 is a schematic view showing a structure of a polycaprolactone filament, that is, a polycaprolactone support (scaffold) according to the constitution of a precipitating solution.
5 is an image showing a structure of a polycaprolactone filament, that is, a polycaprolactone support (scaffold) according to the constitution of a precipitating solution.
Figure 6 is an image of a polycaprolactone support (scaffold) prepared according to the proportions of water and ethanol in the precipitation solution.
7 is a photomicrograph showing the change in the pore structure of the produced polycaprolactone filament according to the ratio of water and ethanol in the precipitating solution.
8 is an enlarged photomicrograph showing the change in the pore structure of the produced polycaprolactone filament according to the ratio of water and ethanol in the precipitating solution.
9 is a photomicrograph showing the core pore structure of the produced polycaprolactone filament according to the ratio of water and ethanol in the precipitating solution.
10 is a graph showing the tensile strength of the prepared polycaprolactone scaffold (support) according to the ratio of water and ethanol in the precipitating solution.

본 발명은 생분해성 고분자 용액을 3D 프린터를 사용하여 침전용액에 압출시키는 단계를 포함하며,The present invention comprises a step of extruding a biodegradable polymer solution into a precipitating solution using a 3D printer,

상기 침전용액은 물 및 알코올의 혼합용액인 다공성 지지체의 제조 방법에 관한 것이다. Wherein the precipitating solution is a mixed solution of water and alcohol.

이하, 본 발명에 따른 다공성 지지체를 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the porous support according to the present invention will be described in more detail.

본 발명에서는 3D 프린터를 사용하여 침전용액에 압출되는 생분해성 고분자 용액을 필라멘트라 표현할 수 있으며, 상기 필라멘트들의 적층물(구조체, 적층체)을 지지체 또는 스케폴드라 표현할 수 있다. In the present invention, a biodegradable polymer solution extruded into a precipitating solution by using a 3D printer can be expressed as a filament, and the laminate (structure, laminate) of the filaments can be expressed as a support or a scaffold.

본 발명에 따른 다공성 지지체의 제조 방법은 생분해성 고분자 용액을 3D 프린터를 사용하여 침전용액에 압출시키는 단계를 포함한다. The method for preparing a porous support according to the present invention includes a step of extruding a biodegradable polymer solution into a precipitating solution using a 3D printer.

일 구체예에서, 본 발명의 제조 방법은 생분해성 고분자 용액을 제조하는 단계;In one embodiment, the method of the present invention comprises the steps of: preparing a biodegradable polymer solution;

3차원 적층 시스템이 가능한 3D 프린터에서 생분해성 고분자 용액을 압출하여 침전용액에서 적층하는 단계; Extruding a biodegradable polymer solution in a 3D printer capable of a three-dimensional lamination system and laminating the biodegradable polymer solution in a precipitation solution;

적층된 필라멘트, 즉 다공성 지지체를 상기 침전용액에 정치시키는 단계; 및 Placing the laminated filaments, that is, the porous support, in the precipitating solution; And

다공성 지지체로부터 잔존 용매 및 침전용액을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다. And removing the residual solvent and the precipitating solution from the porous support.

먼저, 생분해성 고분자를 용매에 녹여 생분해성 고분자 용액을 제조한다.First, a biodegradable polymer solution is prepared by dissolving a biodegradable polymer in a solvent.

상기 생분해성 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락타이드(polylactide, PLA), 폴리락타이드글리콜라이드 랜덤 공중합체(polylactide glycolide, PLGA), 폴리글리콜라이드(polyglycolide, PGA) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. The type of the biodegradable polymer is not particularly limited and includes polycaprolactone (PCL), polylactide (PLA), polylactide glycolide (PLGA), polyglycolide , PGA), or a mixture thereof.

상기 생분해성 고분자 용액의 용매는 생분해성 고분자가 용해될 수 있다면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 다이클로로에탄(dichloroethane, DCE), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 클로로포름(choloroform), 아세톤(acetone), 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK) 및 헥사플루오르-2-프로판올(hexafluoro-2-propano, HFP)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. The solvent of the biodegradable polymer solution is not particularly limited as long as the biodegradable polymer can be dissolved. For example, dichloroethane (DCE), tetrahydrofuran (THF), chloroform, acetone acetone, methylethylketone (MEK), and hexafluoro-2-propanol (HFP) may be used.

상기 생분해성 고분자 용액에서 생분해성 고분자의 농도는 12 내지 25 wt%일 수 있다. 상기 범위에서 3D 프린터를 이용하여 필라멘트를 적층하기 위한 적당한 점도를 가질 수 있다. 12 wt% 미만이면 압출되는 필라멘트가 균일한 형상을 가지기 어렵고 수직 방향으로 붕괴되는 문제가 발생할 우려가 있으며, 25 wt%를 초과하면 생분해성 고분자가 용매에 완전히 용해되기 어렵고 점도가 급격히 증가하여 용액을 주사기의 노즐 팁으로부터 압출시키기 어려울 우려가 있다. The concentration of the biodegradable polymer in the biodegradable polymer solution may be 12 to 25 wt%. And may have a suitable viscosity to laminate the filaments using the 3D printer in the above range. If the content of the biodegradable polymer is less than 12 wt%, the extruded filament is difficult to have a uniform shape and may collapse in the vertical direction. When the amount exceeds 25 wt%, the biodegradable polymer is hardly dissolved in the solvent and the viscosity is rapidly increased, There is a possibility that it is difficult to extrude from the nozzle tip of the syringe.

본 발명에서는 생분해성 고분자의 용해도를 높이기 위하여, 40 내지 70℃ 또는 50 내지 60℃에서 생분해성 고분자 및 용매를 교반하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 교반은 당업계에서 일반적으로 사용하는 교반법인 자석 교반법, 기계적 교반법 또는 보어텍싱(vortex)법 등을 사용할 수 있다. 상기 교반이 완료된 후 상온으로 냉각시켜 다음 단계에서 사용할 수 있다. In the present invention, in order to increase the solubility of the biodegradable polymer, the biodegradable polymer and the solvent may be further stirred at 40 to 70 ° C or 50 to 60 ° C. The stirring may be carried out by a stirring method such as a magnetic stirring method, a mechanical stirring method or a vortex method commonly used in the art. After the stirring is completed, the mixture may be cooled to room temperature and used in the next step.

다음 단계에서는 3차원 적층 시스템이 가능한 3D 프린터에서 생분해성 고분자 용액을 압출하여 침전용액에서 적층한다. In the next step, a biodegradable polymer solution is extruded from a 3D printer capable of a three-dimensional lamination system and laminated in a precipitation solution.

상기 단계에서는 생분해성 고분자 용액을 침전용액에 3차원으로 적층함으로써 다공성 구조를 이루는 고분자 골격 내 다양한 크기의 기공 및 기공구조가 제어된 다공성 지지체를 제조할 수 있다. In this step, the porous support having controlled pore and pore structures of various sizes in the polymer skeleton forming the porous structure can be prepared by laminating the biodegradable polymer solution three-dimensionally in the precipitating solution.

이때, 침전용액은 비용매이며, 구체적으로 물 및 알코올의 혼합용액이다. 상기 알코올로는 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 부탄올, 프로판올 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 침전용액에서 물 및 알코올의 비율은 100 : 10 내지 500, 100 : 10 내지 300 또는 100 : 10 내지 100일 수 있다. 상기 범위에서 제조되는 필라멘트의 쉘 부분이 치밀한 구조를 가질 수 있다. At this time, the precipitating solution is a non-solvent, specifically, a mixed solution of water and alcohol. As the alcohol, ethanol, methanol, butanol, propanol or a mixture thereof can be used. The ratio of water and alcohol in the precipitation solution may be 100: 10 to 500, 100: 10 to 300, or 100: 10 to 100. The shell portion of the filament produced in the above range may have a dense structure.

본 발명에서는 생분해성 고분자 용액의 용매와 침전용액의 비용매간의 상 교환에 의해 상 분리가 되어 생분해성 고분자 용액이 응고됨과 동시에 적층되고, 또한, 필라멘트에 기공 구조가 형성된다(도 2 참조). 상기 기공은 마이크로 사이즈를 가질 수 있다. In the present invention, the biodegradable polymer solution is phase-separated by phase exchange between the solvent of the biodegradable polymer solution and the non-solvent of the precipitation solution, and the biodegradable polymer solution is coagulated and laminated, and a pore structure is formed in the filament. The pores may have a micro-size.

일 구체예에서, 생분해성 고분자 용액의 압출 및 적층은 3D 프린터를 사용하여 수행하는데, 상기 3D 프린터를 사용함으로써 사용자가 원하는 구조로 프로그램 또는 다자인하여 적층할 수 있다. 미리 디자인된 3D 프린터의 좌표를 따라 생분해성 고분자 용액이 침전용액 내로 압출될 수 있으며, 복잡한 구조의 지지체를 용이하게 제조할 수 있다. 적층 시 프린터의 속도는 압출 속도에 따라 제어될 수 있다. 상기 3D 프린터는 필라멘트를 압출하는 압출 시스템(압출기)과 연결 설치되어, 압출 시스템에서 압출된 필라멘트를 프로그램된 디자인에 따라 적층할 수 있다. 구체적으로 압출된 필라멘트를 원하는 방향에 따라 적층할 수 있으며 수회 적층할 수 있다.In one embodiment, the extrusion and lamination of the biodegradable polymer solution is performed using a 3D printer, which allows the user to program or laminate the desired structure by using the 3D printer. The biodegradable polymer solution can be extruded into the precipitation solution along with the coordinates of the pre-designed 3D printer, and a support having a complicated structure can be easily manufactured. The speed of the printer during lamination can be controlled according to the extrusion speed. The 3D printer is connected to an extrusion system (extruder) for extruding filaments, and the extruded filaments can be laminated according to a programmed design. Specifically, the extruded filaments can be laminated along a desired direction and laminated a plurality of times.

이러한 적층은 3차원으로 적층될 수 있으며, 일 구체예에서는 필라멘트가 일 방향성을 가지도록 적층할 수 있다. 상기 일 방향성이란 필라멘트가 다층으로 형성된 필라멘트 지지체에서 필라멘트들이 일정 간격으로 적층된 하나의 층을 기준으로 한 쪽 방향으로 향함을 의미한다. 즉, 필라멘트가 다층으로 형성될 경우, 하나의 층은 필라멘트들이 한 방향으로 일정 간격을 가지도록 형성되며, 상기 하나의 층과 접하는 다른 층은 필라멘트들이 하나의 층과 수직하는 방향으로 일정 간격을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 필라멘트 사이의 간격은 10 내지 1000 ㎛일 수 있다.Such a laminate can be laminated in three dimensions, and in one embodiment, the filaments can be laminated to have unidirectional properties. The unidirectional means that the filaments are oriented in one direction with respect to one layer of filaments stacked at regular intervals in a filament support having a plurality of filaments. That is, when the filaments are formed in multiple layers, one layer is formed such that the filaments are spaced apart in one direction, and the other layer in contact with the one layer is formed such that the filaments are spaced apart in a direction perpendicular to one layer . At this time, the spacing between the filaments may be 10 to 1000 mu m.

3차원 적층시 생분해성 고분자 용액의 적당한 고형화를 유도하기 위하여 압출 속도는 1 내지 5 mm/s로 실시하는 것이 좋다. 상기 압출 속도는 필라멘트의 적층 속도 및 용매와 비용매 간의 상 교환 속도를 의미한다. 예를들어 압출 속도가 1mm/s 속도 미만이면 3차원 적층 시 이미 적층된 필라멘트와 필라멘트 사이로 상부의 필라멘트가 중력 방향으로 붕괴되거나 형상 제어가 어려운 문제가 발생할 우려가 있으며, 5 mm/s를 초과하면 고분자 용액이 고형화되는 속도에 비해 적층 속도가 빠르게 되어 수직방향으로의 기공구조 붕괴현상이 일어날 우려가 있다.In order to induce proper solidification of the biodegradable polymer solution in the three-dimensional lamination, the extrusion rate is preferably 1 to 5 mm / s. The extrusion rate means the rate of lamination of the filaments and the rate of phase exchange between solvent and non-solvent. For example, when the extrusion speed is less than 1 mm / s, there is a possibility that the upper filament collapses in the direction of gravity between the already laminated filaments and the filaments during the three-dimensional lamination, There is a possibility that the piling structure collapses in the vertical direction because the speed of the lamination is higher than the speed at which the polymer solution is solidified.

상기 적층 시 압축공기는 10 내지 35 kPa로 처리할 수 있다. 생분해성 고분자 용액의 농도가 증진됨에 따라 상기 점도도 증가하므로, 정확한 적층을 위해서는 압축공기를 제시된 바와 같은 범위로 조절하는 것이 좋다. The compressed air during the lamination may be treated at 10 to 35 kPa. As the concentration of the biodegradable polymer solution increases, the viscosity also increases, so it is preferable to adjust the compressed air to the range as shown for accurate lamination.

또한, 압출시 노즐의 직경은 1,000 ㎛, 800 ㎛ 이하 또는 600 ㎛ 이하일 수 있다.The diameter of the nozzle during extrusion may be 1,000 占 퐉, 800 占 퐉 or 600 占 퐉 or less.

다음 단계는, 적층된 필라멘트, 즉 다공성 지지체를 상기 침전용액에서 정치시키는 단계이다. The next step is to place the stacked filaments, that is, the porous support, in the precipitation solution.

상기 단계를 통해 생분해성 고분자 용액의 용매와 침전용액의 비용매 간의 완전한 상분리가 가능하다. Through this step, complete phase separation between the solvent of the biodegradable polymer solution and the non-solvent of the precipitation solution is possible.

상기 단계에서 정치 시간은 1 내지 30 분일 수 있다. In this step, the standing time may be 1 to 30 minutes.

본 발명에서는 추가적으로 제조된 다공성 지지체로부터 용매, 침전용액 및 불순물 등을 제거하는 단계를 수행한다. In the present invention, a step of removing solvent, precipitating solution, impurities and the like from the porous support is further performed.

용매 등을 제거하는 방법으로는 동결 건조, 진공 건조, 자연 건조 등을 사용할 수 있으며, 추가의 세척 단계를 포함할 수 있다. Examples of the method for removing the solvent and the like include freeze drying, vacuum drying, natural drying, and the like, and may include an additional washing step.

동결 건조의 경우 -80 내지 -10 ℃, 구체적으로 -50 내지 -20 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 상기 온도 범위에서 성형체의 적층물의 손상 없이 동결매체가 용이하게 제거될 수 있다.In the case of lyophilization, it can be carried out at a temperature of -80 to -10 ° C, specifically -50 to -20 ° C, and the freezing medium can be easily removed without damaging the laminate of the molded body in this temperature range.

본 발명에 따른 제조 방법에 의해 필라멘트가 일방향으로 정렬된 다공성 지지체가 형성된다. 상기 일방향성은 필라멘트가 다층으로 형성된 다공성 지지체에서 필라멘트가 일정 간격으로 적층된 하나의 층을 기준으로 한 쪽 방향으로 향함을 의미한다.By the manufacturing method according to the present invention, a porous support having filaments aligned in one direction is formed. The unidirectional means that the filament is oriented in one direction with respect to one layer in which the filaments are stacked at a predetermined interval in the porous support in which filaments are formed in multiple layers.

또한, 본 발명은 전술한 제조 방법에 의해 제조된 다공성 지지체에 관한 것이다. The present invention also relates to a porous support produced by the above-mentioned production method.

일 구체예에서, 다공성 지지체는 평균 직경(지름)이 300 내지 1000 ㎛, 400 내지 900 ㎛ 또는 500 내지 800 ㎛인 필라멘트가 하나의 층마다 일방향으로 형성된 구조를 가진다. In one embodiment, the porous support has a structure in which filaments having an average diameter (diameter) of 300 to 1000 mu m, 400 to 900 mu m, or 500 to 800 mu m are formed in one direction for each layer.

상기 다공성 지지체는 필라멘트들 사이에 평균 직경(지름)이 10 내지 1000 ㎛ 또는 100 내지 900 ㎛ 또는 200 내지 800 ㎛인 매크로 기공이 형성된다. Macropores having an average diameter (diameter) of 10 to 1000 mu m or 100 to 900 mu m or 200 to 800 mu m are formed between the filaments of the porous support.

특히, 다공성 지지체에서 상기 지지체를 구성하는 필라멘트는 다공성 구조의 코어 및 치밀한 구조의 쉘의 구조를 가진다. 여기서 코어 및 쉘은 팔라멘트가 압출되는 방향과 수직하는 방향의 단면을 기준으로 하여, 기공이 형성된 내부를 코어로 기공이 형성된 내부를 감싸는 부분을 쉘로 표현한 것이다. 상기 필라멘트에서 쉘의 비율은 1 내지 50%일 수 있다. Particularly, in the porous support, the filament constituting the support has a structure of a porous structure core and a dense structure shell. Here, the core and the shell are represented by a shell, which surrounds the inside where the pores are formed and the inside where the pores are formed, with reference to a section perpendicular to the direction in which the parentheses are extruded. The ratio of the shell to the filament may be from 1 to 50%.

이는 제조 방법에서 침전용액의 구성에 의한 것이다. 침전용액으로 알코올을 사용할 경우 마이크로 또는 나노 기공을 가지는 필라멘트가 형성된다. 그러나, 본 발명과 같이 물 및 알코올의 혼합용액을 사용할 경우, 코어에는 기공이 형성되고 쉘 부분은 치밀한 구조를 가지는, 즉 2개의 구조를 가지는 필라멘트가 제조될 수 있다. This is due to the constitution of the precipitate solution in the production process. When alcohol is used as the precipitating solution, micro- or nanoporous filaments are formed. However, when a mixed solution of water and alcohol is used as in the present invention, filaments having pores formed in the core and a dense structure in the shell portion, that is, filaments having two structures, can be produced.

본 발명에서 코어는 10 내지 500 nm, 20 내지 100 nm 또는 30 내지 50 nm의 기공을 갖는다.In the present invention, the core has pores of 10 to 500 nm, 20 to 100 nm or 30 to 50 nm.

즉, 본 발명에 따른 다공성 지지체는 마이크로 기공 및 매크로 기공의 이중 기공 구조를 지닌다.That is, the porous support according to the present invention has a micro pore structure and a macro pore structure.

또한, 본 발명은 상기 다공성 지지체를 포함하는 제품에 관한 것이다.The present invention also relates to a product comprising the porous support.

본 발명에 따른 다공성 지지체는 마이크로 기공/매크로 기공의 이중 기공구조 및 우수한 물성을 가지므로, 인체의 뼈나 치아 등의 경조직 재생뿐만 아니라, 연골, 피부, 인대, 근육 등의 다양한 연조직 재생에도 사용될 수 있다.Since the porous support according to the present invention has a microporous / macropore double pore structure and excellent physical properties, it can be used not only for regenerating hard tissues such as bones and teeth of a human body but also for regenerating various soft tissues such as cartilage, skin, ligament and muscle .

본 발명에서는 다공성 지지체의 제조를 위해 비용매상분리법을 이용하며, 이에 의해, 용매와 비용매의 교환을 통해 높은 기공도를 가짐과 동시에 3차원적으로 연결된 기공구조를 가지는 다공성 지지체를 제조하였다. 비용매상분리법을 통해 제조된 다공성 지지체는 생체뼈와 유사한 구조를 갖는 기공구조를 가질 수 있다.In the present invention, a porous support having a high porosity and a three-dimensionally connected pore structure is prepared through the exchange of a solvent and a non-solvent by using a non-solvent separation method for producing a porous support. The porous support prepared by the non-solvent separation method may have a pore structure having a structure similar to a living bone.

또한, 본 발명은 침전용액의 종류 및 함량비를 조절하여 기공구조가 없이 치밀화된 쉘 부분을 인위적으로 부여할 수 있다는 점에서, 종래의 기술과 차별화된 특징을 갖는다. 이러한 치밀화된 쉘은 침전용액의 조성을 바꿔줌으로써 손쉽게 쉘의 두께를 조절할 수 있으며, 쉘 두께의 조절을 통해 지지체의 기계강도를 조절할 수 있다.The present invention is different from the conventional art in that a shell portion densified without pore structure can be artificially provided by controlling the type and content ratio of the precipitating solution. The densified shell can easily adjust the thickness of the shell by changing the composition of the precipitating solution, and the mechanical strength of the support can be controlled by adjusting the thickness of the shell.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

실시예Example

실시예Example 1. 코어-쉘  1. Core-Shell 스캐폴드Scaffold 제조 Produce

(1) (One) 스캐폴드Scaffold 제작을 위한 용액 제조 Manufacture of solutions for production

100 ml의 밀폐 가능한 유리병에 10 g 폴리카프로락톤(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, US)과 57.4 ml 아세톤을 넣은 후, 교반기에서 50℃에서 2시간 동안 섞어주어 폴리카프로락톤이 아세톤에 완전히 용해된 폴리카프로락톤 용액을 제조하였다. 상기 폴리카프로락톤 용액을 상온에서 2시간 동안 냉각시켰다. 10 g of polycaprolactone (Sigma-Aldrich, St. Louis, Mo., USA) and 57.4 ml of acetone were placed in a 100 ml sealable glass bottle, and the mixture was stirred at 50 ° C for 2 hours in an agitator to dissolve the polycaprolactone in acetone A fully dissolved polycaprolactone solution was prepared. The polycaprolactone solution was cooled at room temperature for 2 hours.

(2) 비용매상분리법을 통한 (2) Through the sale of revenue 스캐폴드Scaffold 제작 making

미리 설정된 기공형태를 제작하기 위하여, 설정된 양의 에탄올과 물을 혼합하여 침전용액을 제조하였다.In order to prepare a predetermined pore shape, a set amount of ethanol and water was mixed to prepare a precipitate solution.

상기 (1)에서 제조된 폴리카프로락톤 용액을 노즐의 직경이 0.5 mm인 15 ml의 압출용 피스톤에 충전하였다. The polycaprolactone solution prepared in (1) above was charged into a 15 ml extruder piston having a nozzle diameter of 0.5 mm.

상기 압출용 피스톤 내에 담긴 폴리카프로락톤 용액을 3D 프린터(Ez-Robo5)에 연결한 다음, 적층속도 초당 3 mm, 25 kPa의 압력을 가해 미리 설정된(디자인된) 스케폴드(11.6mm x 11.6mm x 1.3mm)를 침전용액 안에서 제작하였다(도 1 참조). The polycaprolactone solution contained in the extrusion piston was connected to a 3D printer (Ez-Robo 5), and a pressure of 25 kgPa was applied at a rate of 3 mm per second at a lamination speed of 11.6 mm x 11.6 mm x 1.3 mm) was prepared in the precipitation solution (see Fig. 1).

폴리카프로락톤 스케폴드가 침전용액에서 완성된 후, 완전한 상분리를 위하여 상기 스케폴드를 침전용액에서 5분 동안 노출 시켰다. After the polycaprolactone scaffold was completed in the precipitation solution, the scaffold was exposed for 5 minutes in the precipitation solution for complete phase separation.

(3) (3) 스케폴드의Scaffold 용매 및  Solvent and 비용매Expense 제거 remove

상기 (2)의 공정에 의해 상분리가 완전히 완료된 스케폴드를 200 ml 증류수로 5분 동안 세척하고, 24 시간 동안 동결건조하여 구형 지지체에 남아있는 에탄올과 증류수를 완전히 제거하였다. The scaffold having been completely phase-separated by the above step (2) was washed with 200 ml of distilled water for 5 minutes and lyophilized for 24 hours to completely remove ethanol and distilled water remaining on the spherical supporter.

실험예Experimental Example 1. 침전용액의 구성에 따른 필라멘트의 구성 변화 1. Configuration change of filament according to the composition of precipitate solution

본 발명에서 도 2는 피스톤에서 압출된 폴리카프로락톤 용액이 침전용액에 들어갔을 때의 상태를 나타내는 모식도이다. 폴리카프로락톤 용액이 침전용액에 노출되면 미리 설정된 디자인을 따라 필라멘트가 적층되면서, 상기 필라멘트의 표면은 상분리 현상을 통해 고화 및 기공구조의 형태를 띠게 된다.2 is a schematic diagram showing a state in which a solution of a polycaprolactone extruded from a piston enters a precipitating solution. When the solution of the polycaprolactone is exposed to the precipitating solution, the filaments are laminated according to a preset design, and the surface of the filament becomes a solidified and pore structure through phase separation.

본 발명에서는 침전용액의 구성에 따른 필라멘트의 구성 변화를 확인하기 위하여, 침전용액을 구성하는 물 및 에탄올의 비율을 변화시키면서 상기 침전용액에 필라멘트를 압출시켰다.In the present invention, in order to confirm the compositional change of the filament according to the constitution of the precipitating solution, the filament was extruded into the precipitating solution while changing the ratio of water and ethanol constituting the precipitating solution.

도 3은 침전용액의 구성에 따른 폴리카프로락톤 필라멘트의 단면을 나타내는 모식도이다. 3 is a schematic view showing a cross section of a polycaprolactone filament according to the constitution of a precipitating solution.

상기 도 3에 나타난 바와 같이, 에탄올 100%인 침전용액에서는 필라멘트는 치밀한 구조의 쉘이 없는 구조를 나타낸다. 물의 함량이 증가할수록 다공성의 구조를 가지는 코어 및 치밀한 구조의 쉘을 가지는 필라멘트가 제조되었다. As shown in FIG. 3, in the precipitate solution of 100% ethanol, the filament shows a structure without a dense shell. As the content of water increased, a filament having a core having a porous structure and a shell having a dense structure was produced.

즉, 침전용액에서 물의 함량이 증가함에 따라 쉘 부분이 두꺼워지는 것을 확인할 수 있다.That is, as the content of water in the precipitate increases, the shell part becomes thicker.

도 4는 침전용액의 구성에 따른 폴리카프로락톤 필라멘트의 구조체, 즉 스케폴드를 나타낸 모식도이며, 도 5는 상기 스케폴드의 이미지이다. FIG. 4 is a schematic view showing a structure of a polycaprolactone filament according to the constitution of a precipitating solution, that is, a scaffold, and FIG. 5 is an image of the scaffold.

상기 도 4에 나타난 바와 같이, 에탄올 100%인 침전용액에서는 쉘이 없는 기공구조만 생기며, 물 100%인 침전용액에서는 다공성 구조의 코어 및 치밀한 구조의 쉘의 구조가 생기는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4, in the precipitate solution of 100% ethanol, only a pore structure having no shell is formed. In the precipitate solution of 100% of water, it can be seen that the porous structure core and the shell structure of a dense structure are formed.

또한, 도 5의 이미지에서와 같이, 침전용액에 상관없이 폴리카프로락톤 필라멘트가 적층되어 스케폴드를 제작할 수 있음을 확인할 수 있다. 본 발명에 의해 제조되는 스캐폴드는 도 4의 모식도에서와 동일하게, 에탄올 100%인 침전용액에서는 쉘이 없는 기공구조만 생기며, 물 100%인 침전용액에서는 다공성 구조의 코어 및 치밀한 구조의 쉘의 구조를 나타낸다. Further, as shown in the image of FIG. 5, it can be confirmed that the polycaprolactone filaments are laminated regardless of the precipitating solution to produce a scaffold. As in the schematic diagram of FIG. 4, the scaffold produced by the present invention has a shell-free pore structure in the precipitate solution of 100% ethanol. In the precipitate solution of 100% of water, the core of the porous structure and the shell of the dense structure Structure.

실험예Experimental Example 2. 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 필라멘트의 구성 변화 2. Constitutional change of filament according to the ratio of water and ethanol in the precipitate solution

침전용액에서 물 및 에탄올의 비율을 하기 표 1과 같이 변화시켜 스캐폴드를 제조하였다. 스캐폴드의 제조는 실시예의 방법으로 제조하였다. The scaffold was prepared by changing the ratio of water and ethanol in the precipitation solution as shown in Table 1 below. The preparation of the scaffold was made by the method of Example.

침전용액에서 물과 에탄올의 비율The ratio of water to ethanol in the precipitation solution AA 0(물) : 100(에탄올)0 (water): 100 (ethanol) BB 25 : 7525: 75 CC 50: 5050: 50 DD 75 : 2575: 25 EE 100 : 0100: 0

도 6은 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따라 제조된 폴리카프로락톤 스캐폴드의 이미지이다. Figure 6 is an image of a polycaprolactone scaffold prepared according to the proportions of water and ethanol in the precipitation solution.

스캐폴드의 크기는 11.6mm x 11.6mm x 1.3mm에 맞춰 제작되었으며, 침전용액의 구성 및 비율에 관계없이 스케폴드를 제작할 수 있음을 확인할 수 있다.The size of the scaffold is 11.6 mm x 11.6 mm x 1.3 mm, and it can be confirmed that the scaffold can be manufactured regardless of the composition and the ratio of the precipitating solution.

또한, 도 7은 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 제조된 폴리카프로락톤의 기공구조 변화를 보여주는 현미경 사진이며, 도 8은 이를 더욱 확대한 현미경 사진이다. 또한, 치밀한 구조의 쉘의 두께를 하기 표 2에 기재하였다. FIG. 7 is a micrograph showing a change in the pore structure of the produced polycaprolactone according to the ratio of water and ethanol in the precipitating solution, and FIG. 8 is a micrograph further enlarged. The thickness of the shell having a dense structure is shown in Table 2 below.

침전용액에서 물과 에탄올의 비율The ratio of water to ethanol in the precipitation solution 쉘 부분의 두께 (μm)Thickness of shell part (μm) AA 0(물) : 100(에탄올)0 (water): 100 (ethanol) 00 BB 25 : 7525: 75 9.79.7 CC 50: 5050: 50 15.315.3 DD 75 : 2575: 25 24.924.9 EE 100 : 0100: 0 34.034.0

상기 도 7, 8에 나타난 바와 같이, 침전용액에서 물의 비율이 증가할수록 치밀한 구조의 쉘 부분이 증가하며, 이는 표 2와 같이 쉘 부분의 두께가 증가하는 것으로부터 확인할 수 있다. As shown in FIGS. 7 and 8, as the ratio of water in the precipitate increases, the shell portion of the dense structure increases, which can be confirmed from the increase in thickness of the shell portion as shown in Table 2.

또한, 도 9는 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른 제조된 폴리카프로락톤의 코어 기공구조를 보여주는 현미경 사진이다. 9 is a photomicrograph showing the core pore structure of the produced polycaprolactone according to the ratio of water and ethanol in the precipitation solution.

상기 도 9에 나타난 바와 같이, 코어 부분의 기공구조는 침전용액의 구성과는 관계 없이 일정한 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, it can be seen that the pore structure of the core portion has a constant structure irrespective of the constitution of the precipitating solution.

실험예Experimental Example 3. 침전용액에서 물 및 에탄올의 비율에 따른  3. The ratio of water and ethanol in the precipitation solution 스케폴드의Scaffold 인장 강도 측정 Tensile strength measurement

전술한 실험예 2에서 사용한 스케폴드의 인장강도를 측정하여, 도 10 및 하기 표 3에 나타내었다. The tensile strength of the scaffold used in Experimental Example 2 was measured and shown in Fig. 10 and Table 3 below.

침전용액에서 물과 에탄올의 비율The ratio of water to ethanol in the precipitation solution 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) AA 0(물) : 100(에탄올)0 (water): 100 (ethanol) 0.830.83 BB 25 : 7525: 75 1.041.04 CC 50: 5050: 50 1.171.17 DD 75 : 2575: 25 1.251.25 EE 100 : 0100: 0 1.391.39

상기 도 10 및 표 3에 나타난 바와 같이, 침전용액에서 물의 함량이 증가할 수록, 즉, 치밀한 구조의 쉘 부분의 두께가 증가할 수록, 인장강도가 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 10 and Table 3, it can be seen that as the content of water in the precipitate increases, that is, as the thickness of the shell portion of the dense structure increases, the tensile strength increases proportionally.

Claims (8)

생분해성 고분자 용액을 3D 프린터를 사용하여 침전용액에 압출시키는 단계를 포함하며,
상기 침전용액은 물 및 알코올의 혼합용액인 다공성 지지체의 제조 방법.
And extruding the biodegradable polymer solution into the precipitating solution using a 3D printer,
Wherein the precipitating solution is a mixed solution of water and alcohol.
제 1 항에 있어서,
생분해성 고분자는 폴리카프로락톤(polycaprolactone, PCL), 폴리락타이드(polylactide, PLA), 폴리락타이드글리콜라이드 랜덤 공중합체(polylactide glycolide, PLGA), 폴리글리콜라이드(polyglycolide, PGA) 또는 이들의 혼합물인 다공성 지지체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The biodegradable polymer may be selected from the group consisting of polycaprolactone (PCL), polylactide (PLA), polylactide glycolide (PLGA), polyglycolide (PGA) A method for producing a porous support.
제 1 항에 있어서,
생분해성 고분자 용액의 용매는 다이클로로에탄(dichloroethane, DCE), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 클로로포름(choloroform), 아세톤(acetone), 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK) 및 헥사플루오르-2-프로판올(hexafluoro-2-propano, HFP)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 다공성 지지체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The solvent of the biodegradable polymer solution is dichloroethane (DCE), tetrahydrofuran (THF), choloroform, acetone, methylethylketone (MEK) and hexafluoro-2-propanol (hexafluoro-2-propano, HFP).
제 1 항에 있어서,
침전용액에서 알코올은 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 부탄올, 프로판 또는 이들의 혼합물인 다공성 지지체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the alcohol in the precipitation solution is ethanol, methanol, butanol, propane or a mixture thereof.
제 1 항에 있어서,
침전용액에서 물 및 알코올의 비율은 100 : 10 내지 500인 다공성 지지체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of water to alcohol in the precipitating solution is 100: 10 to 500. < Desc / Clms Page number 24 >
제 1 항에 있어서,
침전용액에 압출된 지지체를 1 내지 30 분 동안 상기 침전용액 내에서 정치시키는 단계를 추가로 포함하는 다공성 지지체의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And allowing the support extruded in the precipitation solution to stand in the precipitation solution for 1 to 30 minutes.
제 1 항에 따른 제조 방법에 의해 제조되며,
다공성 지지체를 구성하는 필라멘트는 다공성 구조의 코어 및 치밀한 구조의 쉘의 구조를 가지는 다공성 지지체.
A process for the production of a compound according to claim 1,
The filament constituting the porous support has a core of a porous structure and a structure of a shell of a dense structure.
제 7 항에 있어서,
필라멘트에서 쉘의 비율은 1 내지 50%인 다공성 지지체.
8. The method of claim 7,
The percentage of shell in the filaments is 1 to 50%.
KR1020180113965A 2017-09-22 2018-09-21 Non-solvent induced phase separation (NIPS)-based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure KR102198398B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170122629 2017-09-22
KR1020170122629 2017-09-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190034123A true KR20190034123A (en) 2019-04-01
KR102198398B1 KR102198398B1 (en) 2021-01-05

Family

ID=66104590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180113965A KR102198398B1 (en) 2017-09-22 2018-09-21 Non-solvent induced phase separation (NIPS)-based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102198398B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111113889A (en) * 2019-12-22 2020-05-08 同济大学 Fused deposition molding method using cored wire
WO2021006820A1 (en) * 2019-07-09 2021-01-14 Singapore University Of Technology And Design Immersion precipitation three-dimensional printing
KR20210027007A (en) 2019-08-28 2021-03-10 김경민 Method for producing three-dimensional crystalline porous structure and filter medium produced by the method
KR20220036541A (en) * 2020-09-16 2022-03-23 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 Three-dimensional scaffold with microchannels and manufacturing method thereof
US11986993B2 (en) 2020-07-02 2024-05-21 The Regents Of The University Of Michigan Methods for forming three-dimensional polymeric articles

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100664772B1 (en) * 1997-11-14 2007-01-04 본텍 코포레이션 Biodegradable polymer scaffold
KR20150054623A (en) * 2013-11-08 2015-05-20 한국기계연구원 The preparing method of core-shell structured scaffold for hard tissue regeneration and the scaffold for hard tissue regeneration thereby
KR20160009891A (en) * 2014-07-17 2016-01-27 고려대학교 산학협력단 Method for producing three-dimensional porous scaffolds with controlled macro/micro-porous structure and three-dimensional porous scaffolds manufactured thereby
KR20160032569A (en) * 2014-09-16 2016-03-24 고려대학교 산학협력단 Two-step phase separation-based 3D bioplotting for macro/nanoporous collagen scaffolds comprised of nanofibrous collagen filaments
KR20180001191A (en) 2016-06-27 2018-01-04 코오롱플라스틱 주식회사 Filament for 3D Printing And Composition of the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100664772B1 (en) * 1997-11-14 2007-01-04 본텍 코포레이션 Biodegradable polymer scaffold
KR20150054623A (en) * 2013-11-08 2015-05-20 한국기계연구원 The preparing method of core-shell structured scaffold for hard tissue regeneration and the scaffold for hard tissue regeneration thereby
KR20160009891A (en) * 2014-07-17 2016-01-27 고려대학교 산학협력단 Method for producing three-dimensional porous scaffolds with controlled macro/micro-porous structure and three-dimensional porous scaffolds manufactured thereby
KR20160032569A (en) * 2014-09-16 2016-03-24 고려대학교 산학협력단 Two-step phase separation-based 3D bioplotting for macro/nanoporous collagen scaffolds comprised of nanofibrous collagen filaments
KR20180001191A (en) 2016-06-27 2018-01-04 코오롱플라스틱 주식회사 Filament for 3D Printing And Composition of the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021006820A1 (en) * 2019-07-09 2021-01-14 Singapore University Of Technology And Design Immersion precipitation three-dimensional printing
KR20210027007A (en) 2019-08-28 2021-03-10 김경민 Method for producing three-dimensional crystalline porous structure and filter medium produced by the method
CN111113889A (en) * 2019-12-22 2020-05-08 同济大学 Fused deposition molding method using cored wire
CN111113889B (en) * 2019-12-22 2021-06-04 同济大学 Fused deposition molding method using cored wire
US11986993B2 (en) 2020-07-02 2024-05-21 The Regents Of The University Of Michigan Methods for forming three-dimensional polymeric articles
KR20220036541A (en) * 2020-09-16 2022-03-23 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 Three-dimensional scaffold with microchannels and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR102198398B1 (en) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190034123A (en) Non-solvent induced phase separation (NIPS)-based 3D plotting for porous scaffolds with core-shell structure
Fereshteh Freeze-drying technologies for 3D scaffold engineering
Feng et al. Structural and functional adaptive artificial bone: materials, fabrications, and properties
Yang et al. From nano to micro to macro: Electrospun hierarchically structured polymeric fibers for biomedical applications
KR101655888B1 (en) Method for producing three-dimensional porous scaffolds with controlled macro/micro-porous structure and three-dimensional porous scaffolds manufactured thereby
CN105457101B (en) A kind of preparation method of three-decker small-caliber vascular stent
TWI264301B (en) Multi-channel bioresorbable nerve regeneration conduit and preparation method for the same
KR102316548B1 (en) Two-step phase separation-based 3D bioplotting for macro/nanoporous collagen scaffolds comprised of nanofibrous collagen filaments
US20070036844A1 (en) Porous materials having multi-size geometries
Mi et al. Fabrication of thermoplastic polyurethane tissue engineering scaffold by combining microcellular injection molding and particle leaching
Neves et al. Additive manufactured polymeric 3D scaffolds with tailored surface topography influence mesenchymal stromal cells activity
KR101617434B1 (en) Method for manufacturing multilayered scaffold for cartilage using biodegradable biopolymers
JP2010537679A5 (en)
CN1654028A (en) Tissue engineering complex grid shape stent forming method base on core dissolving technology
WO2017022750A1 (en) Artificial blood vessel, method for producing artificial blood vessel, and method for producing porous tissue regeneration substrate
CN107205955B (en) Nanofiber structures and methods of synthesis and use thereof
CN106362216B (en) A kind of calcium and magnesium silicate porous ceramic ball orbital implant and preparation method thereof
CN112743850B (en) Preparation method of low-temperature biological 3D printing composite stent
CN108465130B (en) Guided tissue regeneration membrane and preparation method thereof
CN108498872A (en) A kind of guide tissue regeneration film and preparation method thereof
CN110559479B (en) Preparation method of tissue regeneration guiding membrane for tooth restoration
KR20180062132A (en) Composition for three-dimensional ceramic scaffold having dual-pore
KR102316833B1 (en) Method for producing three-dimensional open porous scaffolds with controlled macro/micro-porous structure and three-dimensional porous scaffolds manufactured thereby
US8431623B2 (en) Process for forming a porous PVA scaffold using a pore-forming agent
JP2008272453A (en) Process for production of porous body and uses thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant