KR20190113160A - 고분자 마이크로스캐폴드 대량 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안정적이며 균일한 입자를 제작 가능하게 하며, 오랜 시간동안 대량으로 마이크로스캐폴드드(micro-scaffold)를 제조하는 제조장치에 관한 것으로, 고분자 지지구조체 용액을 저장하는 제1 용액저장부와, 유화제 용액을 저장하는 제2 용액저장부와, 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부와 각각 연결되고, 상기 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 이송시키는 이송가스(transporting gas)를 제공하는 가스저장부와, 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부에 제공하는 상기 이송가스에 압력을 제공하는 가압부와, 상기 가압부에서 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부에 유입하는 상기 이송가스의 압력을 각각 제어하는 압력 제어부와, 상기 이송가스에 의해 각각 제공되는 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 각각 공급받고, 상기 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액의 결합으로 스캐폴드 분산액을 생성하여 배출하는 스캐폴드 인젝터부 및 상기 스캐폴드 인젝터부를 통해 배출하는 상기 스캐폴드 분산액을 공급받고, 상기 스캐폴드 분산액에 포함된 유기용매 및 분산매를 제거한 후 고분자 마이크로스캐폴드를 생성하는 스캐폴드 생성부를 포함한다.
Description
본 발명은 고분자 마이크로스캐폴드(micro-scaffold) 대량 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 크기의 마이크로스캐폴드를 대량으로 제조하는 제조장치에 관한 것이다.
생체조직공학(tissue engineering)이란 생명과학, 의학, 공학의 기본 개념과 기술을 바탕으로 하여 생체조직의대용품을 만들어 생체에 이식함으로써 생체 기능의 유지, 향상, 복원을 가능하게 하고자 하는 기술을 통틀어 일컫는다.
생체조직공학의 실제 구현은, 환자의 몸에서 필요한 조직을 채취하고 그 조직편으로부터 세포를 분리한 다음 분리된 세포를 배양을 통하여 필요한 양만큼 증식시키고 다공성을 가지는 생분해성 고분자 지지체에 심어 일정기간 체외 배양함으로써 형성되는 스캐폴드(scaffold)를 다시 인체 내에 이식하는 방식으로 이루어진다.
이러한, 스캐폴드는 조직 세포의 체외 배양과 체내 이식이 가능하도록 만들어진 물리적 지지체 및 점착 기질을 칭하는 것으로, 스캐폴드는 필요 부위에 따라 다양한 형태로 만들어질 수 있다.
특히, 스캐폴드는 분사되어 형성되는 스트랜드(strand)의 두께와 이웃한 스트랜드와의 이격거리로 인해 형성되는 기공의 크기 등에 따라 적합한 사용 분야가 달라지는데, 용융된 상태의 생체적합 재료를 분사하는 조건과 환경을 조절함으로써 만들고자 하는 기공의 크기에 맞게 스캐폴드를 제조할 수도 있다.
한편, 나노 혹은 마이크로 입자의 표면적을 최대한 크게 만드는 다공성 입자 제작 방법은 다양한 분야에서 중요한 의미를 가진다.
전기화학 분야에서는 이를 이용해 더 수명이 긴 전지를 만들 수 있고, 대체에너지 분야에서는 태양광발전의 효율 등을 높일 수 있다. 특히, 약물전달체 분야에서는 고분자입자의 표면에 약물을 코팅하거나 담지하는 경우 단위부피당 표면적의 크기를 늘림으로써 동일 부피의 주입량으로 치료효율을 극대화할 수 있다.
고분자 스캐폴드는 이러한 표면적의 장점으로 인해 현재 다양한 제품이 이미 출시되어 있으며, 치료부위와 목적에 따라 여러 가지 형태로 발전해 왔다. 단, 이 제품들은 대부분 손상부위에 약을 도포하기 위해 수 센티미터의 크기를 갖는 도포형 제품이며, 체내로 삽입되는 약물전달체의 기능을 하지는 않는다.
현재 체내에 삽입가능한 마이크로 크기의 고분자 스캐폴드의 제작방법에 관한 기술은 여러 방면으로 나오고 있다. 그러나, 고분자 마이크로스캐폴드의 경우, 제작된 스캐폴드의 크기가 제작 환경의 영향을 많이 받으며 제작 조건의 작은 변화에도 결과물에 큰 차이를 보이기 때문에 제품화에 어려움이 있다.
이러한, 고분자 마이크로 스캐폴드의 제작 방법 중, 미세유체채널과 더블 에멀전을 함께 이용한 방법은 사용자가 입자의 크기와 기공의 크기를 원하는 대로 조절할 수 있어 원하는 용도에 맞추어 제작 가능하다는 이점이 있으나 이 역시 실질적인 생산이 가능할 수준으로 균일한 크기의 결과물이 지속적으로 나오지는 않는다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 미세한 외부조건의 변화에도 균일한 크기의 고분자 마이크로스캐폴드를 안정적으로 제조할 수 있는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 고분자 마이크로스캐폴드 대량 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 고분자 지지구조체 용액을 저장하는 제1 용액저장부와, 유화제 용액을 저장하는 제2 용액저장부와, 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부와 각각 연결되고, 상기 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 이송시키는 이송가스(transporting gas)를 제공하는 가스저장부와, 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부에 제공하는 상기 이송가스에 압력을 제공하는 가압부와, 상기 가압부에서 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부에 유입하는 상기 이송가스의 압력을 각각 제어하는 압력 제어부와, 상기 이송가스에 의해 각각 제공되는 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 각각 공급받고, 상기 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액의 결합으로 스캐폴드 분산액을 생성하여 배출하는 스캐폴드 인젝터부 및 상기 스캐폴드 인젝터부를 통해 배출하는 상기 스캐폴드 분산액을 공급받고, 상기 스캐폴드 분산액에 포함된 유기용매 및 분산매를 제거한 후 고분자 마이크로스캐폴드를 생성하는 스캐폴드 생성부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 고분자 지지구조체 용액이 PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)) 용액과 젤라틴(Gelatin) 용액을 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 PLGA 용액이 디클로로메탄(dichloromethane, DCM), PLGA(75:25) 및 계면활성제를 혼합하여 형성되고, 상기 젤라틴 용액은 PVA(poly vinyl alcohol) 용액과 젤라틴을 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 유화제 용액이 0.1 내지 5 % PVA 용액인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 가스저장부에서 제공하는 상기 이송가스가 질소(N2) 가스 또는 불활성 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 압력 제어부가 상기 제1 용액저장부에 공급되는 상기 이송가스의 압력이 3 kPa 내지 50 kPa로 유지되도록 상기 가압부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 제2 용액저장부에 공급되는 상기 이송가스의 압력이 3 kPa 내지 30 kPa로 유지되도록 상기 가압부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치의 상기 스캐폴드 인젝터부는 상기 유화제 용액이 공급되는 제1 파이프와, 상기 제1 파이프의 내부에 배치되고, 상기 고분자 지지구조체 용액이 공급되는 제2 파이프를 포함하고, 상기 고분자 지지구조체 용액이 배출되는 상기 제2 파이프의 끝단이 상기 제1 파이프의 내부에 배치되어, 상기 스캐폴드 분산액이 상기 제1 파이프의 끝단을 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는, 상기 제1 파이프가 상기 제2 파이프의 양측에서 상기 유화제 용액이 공급되도록 구성되고, 상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프는 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치는 상기 제1 용액저장부, 상기 제2 용액저장부 및 상기 스캐폴드 생성부의 내부에 교반기가 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치에 따르면, 미세한 외부조건의 변화에도 균일한 크기의 고분자 마이크로스캐폴드를 안정적으로 제조할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 오랜 시간동안 대량으로 고분자 마이크로스캐폴드를 제조할 수 있으며, 특히 제조시 기공의 수준뿐만 아니라 스캐폴드의 크기를 제어할 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 이루는 스캐폴드 인젝터의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 통해 크기를 다르게 제조한 고분자 마이크로 스캐폴드의 현미경 사진을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 통해 기공 수준을 다르게 하여 제조된 고분자 마이크로 스캐폴드의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 이루는 스캐폴드 인젝터의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 통해 크기를 다르게 제조한 고분자 마이크로 스캐폴드의 현미경 사진을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 통해 기공 수준을 다르게 하여 제조된 고분자 마이크로 스캐폴드의 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치를 이루는 스캐폴드 인젝터의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치(1)는, 제1 용액저장부(10), 제2 용액저장부(20), 가스저장부(30), 가압부(40), 압력 제어부(50), 스캐폴드 인젝터(60) 및 스캐폴드 생성부(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 용액저장부(10)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 이중 용기 구조로 구성되어 내부용기에 고분자 지지구조체 용액이 로딩되고, 외부용기에는 초순수(DI Water)를 히팅하여 내부용기의 온도를 유지하도록 구성될 수 있다.
이 경우, 고분자 지지구조체 용액은 고분자(Polymer) 용액 및 기공을 형성하는데 사용되는 생체 적합성 수용성 물질 용액을 혼합하여 형성할 수 있다. 상기 고분자 용액은 고분자, 디클로로메탄(dichloromethane, DCM) 및 계면활성제를 혼합하여 형성할 수 있고, 상기 생체 적합성 수용성 물질 용액은 생체 적합성 수용성 물질 및 PVA(polyvinyl alcohol) 용액을 혼합하여 형성할 수 있다.
상기 고분자 용액-생체 적합성 수용성 물질 용액 혼합액의 조성(생체 적합성 수용성 물질의 입자 크기/농도/비율, 계면활성제의 농도 및 혼합 rpm 등)에 따라 스캐폴드의 기공 직경 분포가 제어될 수 있다.
상기 고분자는, 소수성을 띠며 휘발성 유기용매에 용해되는 모든 고분자, 예를 들어, PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)), PCL(poly-caprolactone), PLA(poly-lactic acid), PGA(poly-glutamic acid), PEG(poly-ethylene glycol), PLL(Poly-L-lysine) 또는 이의 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 생체 적합성 수용성 물질은, 예를 들어, 젤라틴(Gelatin), 키토산(Chitosan), 히알루론산(Hyaluronic acid), 알지네이트(Alginate), 아가로오스(Agarose), 펙틴(Pectin), 소듐 카복실레이트(Sodium carboxylate), 콘드로이틴 황산염(Chondroitin sulfate) 또는 NaCl 결정(NaCl crystal)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 고분자가 PLGA일 때, PLGA 용액은 디클로로메탄(dichloromethane, DCM), PLGA(75:25) 및 계면활성제를 혼합하여 형성하고, 상기 생체 적합성 수용성 물질이 젤라틴 일 때, 젤라틴 용액은 PVA(polyvinyl alcohol) 용액과 젤라틴을 혼합하여 형성한다.
또한, 제1 용액저장부(10) 내에는 교반기(11)가 구비되어 고분자 용액-생체 적합성 수용성 물질 용액 혼합액, 예를 들어 PLGA-젤라틴(Gelatin) 혼합액의 층 분리를 방지한다.
제2 용액저장부(20)에는 유화제 용액을 저장할 수 있다. 제2 용액저장부(20)에 저장하는 유화제 용액은, 예를 들어, PVA(poly vinyl alcohol), PVP(poly vinyl pirrolidone), PEG(poly ethylene glycol), 폴록사머(Poloxamers), 메틸셀룰로오스(Methylcellulose), 트윈계(Tween Series) 또는 이의 혼합물 용액을 포함할 수 있다. 이 제2 용액저장부(20)의 내부에도 유화제 용액을 교반하는 교반기(21)가 배치된다.
가스저장부(30)는 제1 용액저장부(10) 및 제2 용액저장부(20)와 각각 튜브 또는 파이프 등으로 연결되고, 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 이송시키는 이송가스(transporting gas)를 제1 용액저장부(10) 및 제2 용액저장부(20)에 제공할 수 있다.
이송가스는 질소(N2) 가스, 또는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn) 가스 등의 불활성 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
가압부(40)는 제1 용액저장부(10) 및 제2 용액저장부(20)에 제공하는 이송가스에 압력을 제공하기 위한 것으로, 마이크로 압력 펌프(micro pressure pump) 등으로 구성될 수 있으며, 제1 용액저장부(10) 및 제2 용액저장부(20)와 가스저장부(30) 사이에 배치될 수 있다.
가압부(40)는 도면에 나타낸 바와 같이, 이송가스에 압력을 가하여 제1 용액저장부(10)에 제공하는 제1 가압 모듈(41)과 제2 용액저장부(20)에 제공하는 제2 가압 모듈(42)을 포함할 수 있다.
압력 제어부(50)는 제1 용액저장부(10) 및 제2 용액저장부(20)에 유입하는 이송가스의 압력을 다르게 하도록 가압부(40)의 제1 가압 모듈(41)과 제2 가압 모듈(41)을 독립적으로 제어할 수 있다. 이때, 각 용기로 전달되는 가스의 유입 압력 차이에 따라 스캐폴드의 직경 분포가 제어될 수 있다.
즉, 제1 용액저장부(10)에 공급되는 이송가스의 압력이 높을수록 스캐폴드의 직경이 증가하고, 제2 용액저장부(20)에 공급되는 이송가스의 압력이 높을수록 스캐폴드의 직경이 감소할 수 있다. 제1 용액저장부(10)에 공급되는 이송가스의 압력 및 제2 용액저장부(20)에 공급되는 이송가스의 압력의 압력비는 1:0.2 내지 5의 범위일 수 있다.
압력 제어부(50)는 제1 용액저장부(10)에 공급되는 이송가스의 압력이 3 kPa 내지 50 kPa, 바람직하게는 10 kPa로 유지하도록 제1 가압 모듈(41)을 제어될 수 있다. 또한, 압력 제어부(50)는 제2 용액저장부(20)에 공급되는 이송가스의 압력이 3 kPa 내지 30 kPa, 바람직하게는 5 kPa로 유지하도록 제2 가압 모듈(41)이 제어될 수 있다.
본 발명에서는 도면에 나타낸 바와 같이, 가압부(40)는 제1 가압 모듈(41)과 제2 가압 모듈(41)이 포함하도록 구성되고 있지만, 필요에 따라서 다수의 가압 모듈을 포함하도록 구성할 수도 있다.
스캐폴드 인젝터부(60)는 이송가스에 의해 제1 용액저장부(10)와 제2 용액저장부(20)에서 각각 제공되는 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 공급받고, 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액의 결합으로 형성된 스캐폴드 분산액을 배출할 수 있다.
이러한 스캐폴드 인젝터부(60)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 용액저장부(20)와 연결되어 유화제 용액이 공급되는 제1 파이프(61)와 제1 용액저장부(10)와 연결되어 고분자 지지구조체 용액이 공급되는 제2 파이프(62)를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 스캐폴드 인젝터부(60)는 제2 파이프(62)가 제1 파이프(61)의 내부에 배치되는 이중 파이프 구조로 이루어질 수 있으며, 고분자 지지구조체 용액이 배출되는 제2 파이프(62)의 끝단이 제1 파이프(61)의 내부에 위치됨으로써 스캐폴드 분산액이 제1 파이프(61)의 끝단을 통해 배출되도록 구성된다. 제2 파이프는 제1 파이프의 직경보다 작은 직경을 사용하여야 한다.
상기와 같은 구조를 통해, 제1 파이프 및/또는 제2 파이프(62)의 직경에 따라 스캐폴드의 직경 분포가 다르게 형성될 수 있다. 파이프 직경은, 제1 파이프는 예를 들어, 15 내지 21 G(Gauge)(외경: 0.82-1.83 mm, 내경: 0.51-1.37 mm), 제2 파이프는 예를 들어, 19 내지 34 G(Gauge)(외경: 0.19-1.07 mm, 내경: 0.08-0.69 mm)일 수 있다.
또한, 유화제 용액이 균일하게 공급될 수 있도록, 제1 파이프(61)는 제2 파이프(62)의 양측에서 유화제 용액이 공급되도록 구성된다. 따라서, 제2 용액저장부(20)는 3-way 밸브(12)를 통해 스캐폴드 인젝터부(60)와 연결될 수 있다.
이러한, 제1 파이프(61) 및 제2 파이프(62)는 고분자 용액-생체 적합성 수용성 물질 용액 혼합액, 예를 들어 PLGA-젤라틴 혼합액의 응고로 막히는 것을 방지하기 위해, 예를 들어, 스테인레스 스틸(stainless steel), 내식성 금속(티타늄(Ti), 코발트(Co), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Ag) 및 이의 합금) 또는 내화학성 수지(PVC(poly-vinyl chloride), PU(poly-urethane), PP(poly-propylene), PTFE(poly-tetrafluoroethylene), PFA(perfluoroalkoxy alkane) 및 ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 재질로 이루어질 수 있다.
스캐폴드 생성부(70)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 이중 용기 구조로 이루어져 내부용기에는 스캐폴드 분산액이 로딩되고, 외부용기에는 냉각수, 예를 들어 10 ℃?의 초순수를 통해 내부용기의 온도를 유지하도록 한다. 이때, 내부용기의 온도에 따라 스캐폴드의 기공에 대한 직경 분포가 제어될 수 있다.
즉, 내부용기의 온도는 낮을수록 기공 직경이 감소하고, 0 내지 25 ℃?에서 40 내지 90 um로 제어될 수 있다.
이러한 스캐폴드 생성부(70)는 스캐폴드 인젝터부(60)를 통해 배출하는 스캐폴드 분산액을 공급받아, 스캐폴드 분산액에 포함된 유기용매 및 분산매를 제거하고 내부의 젤라틴 입자를 녹인 후, 고분자 마이크로스캐폴드를 생성할 수 있다.
또한, 스캐폴드 생성부(70)의 내부에는 교반기(71)가 장착되어 잔류 유기용매의 증발 및 수세과정에서 발생할 수 있는 스캐폴드간 협착을 방지할 수 있다.
스캐폴드 생성부(70)를 통해 생성된 고분자 마이크로스캐폴드는 스캐폴드 수집부(80)를 통해 수집될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 고분자 마이크로스캐폴드 대량 제조방법을 제공한다.
상기의 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치(1)에 따르면, 안정적이며 균일한 입자를 가지는 고분자 마이크로스캐폴드의 대량 제조가 가능하며, 특히 연속공정이 가능하여 오랜 시간동안 대량으로 고분자 마이크로스캐폴드를 제작할 수 있는 특징이 있다.
상기 고분자 마이크로스캐폴드 제조의 중복되는 내용은 본 명세서의 복잡성을 고려하여 생략한다.
<실험예>
1) 혼합액 제조
① PLGA 용액 제조
2 mL 튜브(tube)에 디클로로메탄(dichloromethane, DCM) 931 mL, PLGA(75:25) 70 mg, Span80 15 uL를 첨가하고, 2 mL 튜브를 7 분 동안 3200 rpm으로 볼텍스 믹싱(vortex mixing)을 수행함으로써 PLGA 용액을 제조하였다.
② 젤라틴 용액 제조
1 % PVA 용액 50 mL를 100 mL 메디아 병에 넣고, 3 g의 젤라틴을 100 mL 메디아 병에 첨가한다. 이후 메디아 병을 40 ℃?로 가열 및 교반하여 젤라틴을 분산시켜 젤라틴 용액을 제조하였다.
③ PLGA-젤라틴 혼합액
젤라틴 용액 850 uL를 PLGA 용액이 담겨있는 2 mL 튜브에 넣은 후 3200 rpm에서 2분 30초 동안 볼텍스 믹싱을 수행하여 PLGA-젤라틴 혼합액을 형성하였다.
④ 1 % PVA 용액 제조
메디아 병에 400 mL의 DI-water와 4 g의 PVA를 첨가한 후 200 ℃?에서 500 rpm으로 1 시간 동안 가열 및 교반하여 PVA를 용해시켜, 1 % PVA 용액을 제조하였다.
2) 초기 설정
① PLGA-젤라틴 혼합액 1.9 mL와 1 % PVA 용액 400 mL를 각각의 용기에 로딩하였다.
② 스캐폴드 생성부로 생성 용기에 DI-water 500 mL를 주입하였다.
③ PLGA-젤라틴 혼합액은 1500 rpm으로 교반하며, 35 ℃?를 유지하였다.
④ 생성 용기는 250 rpm으로 교반하며, 10 ℃?를 유지하였다.
3) 고분자 마이크로스캐폴드 제작
① 마이크로 압력 펌프를 통해 질소 가스(N2 gas)의 주입 압력을 조절하여 PLGA-젤라틴 혼합액에 대해 10 kPa, 1 % PVA 용액에 대해 5 kPa 주입 압력을 설정, 주입된 질소 가스를 통해 PLGA-젤라틴 혼합액과 1 % PVA 용액을 스캐폴드 인젝터(Scaffold Injector)로 이송시켰다.
② 스캐폴드 인젝터를 통해 스캐폴드 분산액을 생성하고, 생성된 스캐폴드 분산액을 생성 용기에서 분산시켜 스캐폴드를 제작하였다.
③ 제작된 스캐폴드는 4 시간 동안 생성 용기에서 방치(교반 및 온도 유지)하여 잔류 유기용매를 증발시켰다.
④ 생성 용기에서 교반을 멈추고 생성된 스캐폴드를 침전시킨 뒤, 분산매를 제거한 후, 35 ℃? DI-water를 첨가하여 스캐폴드 내부의 젤라틴 입자를 녹였다(5 분 정도 교반).
⑤ 과정 ③?을 3-5 회 정도 반복하여 분산매가 완전히 투명해질 때까지 수세하였다.
⑥ 수세된 고분자 마이크로스캐폴드를 침전시킨 후, DI-water가 채워진 30 ml 수집 용기에 옮겨 담았다.
상기와 같은 제작 과정을 통해, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 고분자 마이크로스캐폴드를 제조하였다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 고분자 마이크로스캐폴드(micro-scaffold) 제조장치
10: 제1 용액저장부
20: 제2 용액저장부
30: 가스저장부
40: 가압부
50: 압력 제어부
60: 스캐폴드 인젝터
70: 스캐폴드 생성부
10: 제1 용액저장부
20: 제2 용액저장부
30: 가스저장부
40: 가압부
50: 압력 제어부
60: 스캐폴드 인젝터
70: 스캐폴드 생성부
Claims (12)
- 고분자 지지구조체 용액을 저장하는 제1 용액저장부;
유화제 용액을 저장하는 제2 용액저장부;
상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부와 각각 연결되고, 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 이송시키는 이송가스(transporting gas)를 제공하는 가스저장부;
상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부에 제공하는 상기 이송가스에 압력을 제공하는 가압부;
상기 가압부에서 상기 제1 용액저장부 및 상기 제2 용액저장부에 유입하는 상기 이송가스의 압력을 각각 제어하는 압력 제어부;
상기 이송가스에 의해 각각 제공되는 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액을 각각 공급받고, 상기 상기 고분자 지지구조체 용액 및 유화제 용액의 결합으로 스캐폴드 분산액을 생성하여 배출하는 스캐폴드 인젝터부; 및
상기 스캐폴드 인젝터부를 통해 배출하는 상기 스캐폴드 분산액을 공급받고, 상기 스캐폴드 분산액에 포함된 유기용매 및 분산매를 제거한 후 고분자 마이크로스캐폴드를 생성하는 스캐폴드 생성부;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 고분자 지지구조체 용액은 PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)) 용액과 젤라틴(Gelatin) 용액을 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 PLGA 용액은 디클로로메탄(dichloromethane, DCM), PLGA(75:25) 및 계명활성제를 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 젤라틴 용액은 PVA(poly vinyl alcohol) 용액과 젤라틴을 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유화제 용액은 0.1 내지 5 % PVA 용액인 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가스저장부에서 제공하는 상기 이송가스는 질소(N2) 가스 또는 불활성 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 압력 제어부는,
상기 제1 용액저장부에 공급되는 상기 이송가스의 압력이 3 kPa 내지 50 kPa로 유지하도록 상기 가압부를 제어하는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 압력 제어부는,
상기 제2 용액저장부에 공급되는 상기 이송가스의 압력이 3 kPa 내지 30 kPa로 유지하도록 상기 가압부를 제어하는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스캐폴드 인젝터부는,
상기 유화제 용액이 공급되는 제1 파이프와, 상기 제1 파이프의 내부에 배치되고, 상기 고분자 지지구조체 용액이 공급되는 제2 파이프를 포함하고,
상기 고분자 지지구조체 용액이 배출되는 상기 제2 파이프의 끝단이 상기 제1 파이프의 내부에 배치되어, 상기 스캐폴드 분산액이 상기 제1 파이프의 끝단을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제1 파이프는, 상기 제2 파이프의 양측에서 상기 유화제 용액이 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제1 파이프 및 상기 제2 파이프는 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 용액저장부, 상기 제2 용액저장부 및 상기 스캐폴드 생성부의 내부에는 교반기가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 고분자 마이크로스캐폴드 제조장치.
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