KR20200083390A - 콜라겐 여과막 제조용 여과기 - Google Patents

콜라겐 여과막 제조용 여과기 Download PDF

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KR20200083390A
KR20200083390A KR1020200065265A KR20200065265A KR20200083390A KR 20200083390 A KR20200083390 A KR 20200083390A KR 1020200065265 A KR1020200065265 A KR 1020200065265A KR 20200065265 A KR20200065265 A KR 20200065265A KR 20200083390 A KR20200083390 A KR 20200083390A
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김기수
송석범
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주식회사 바이오알파
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    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Abstract

본 발명은 콜라겐 멤브레인 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 짧은 분해기간에도 강한 인장력을 가질 수 있도록 콜라겐과 가교제의 적정농도를 최적화함으로써, 시술이 용이한 치주조직 치료용 콜라겐 멤브레인 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

콜라겐 여과막 제조용 여과기 {FILTER FOR PRODUCING FILTRATION MEMBRANE OF COLLAGEN}
본 발명은 콜라겐 여과막 제조용 여과기에 관한 것으로, 특히 짧은 분해기간을 가지면서도 인장강도가 강한 콜라겐 멤브레인에 사용되는 콜라겐 여과막 제조용 여과기에 관한 것이다.
콜라겐 멤브레인은 조직재생 유도(Guided Tissue Regeneration; GTR)에 사용하거나 골재생 유도(Guided Bone Regeneration; GBR)를 위해 이식하는 재료로서, 생체친화성과 시술에 적합한 인장강도를 필요로 한다.
의학 분야에 사용하기 위해 콜라겐 멤브레인은 체내에 적응될 수 있는 생체친화적인 성질을 띠고, 손상되지 않으면서 재생세포들을 기계적 응력으로부터 보호하기 위해 충분한 강도를 제공해야 한다. 또한 동시에 치료 부위의 형상에 따라 사용할 수 있도록 충분히 유연해야 한다.
이러한 조건들을 만족시키기 위해 종래의 발명들은 생체친화적인 콜라겐을 원료로 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였으며, 강도를 높이기 위해 가교제를 사용하였다. 한국등록특허 제 10-1434041 호 (2014.08.25 등록)는 생체조직 유래 소재 자체에서 콜라겐 섬유상을 분쇄하여 멤브레인을 제조한 발명을 개시한 바 있다.
그러나, 이 경우 인장강도가 낮아 시술 시 직접 봉합하는 것이 어려운 문제점이 있어, 의료 시술시 생체친화적이고 조작이 용이한 콜라겐 멤브레인에 대한 업계의 요구가 상당한 실정이다.
한국등록특허 제 10-1434041 호 (2014.08.25 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 분해기간이 짧으면서도 시술이 용이한 물성을 갖는 콜라겐 멤브레인용 여과막을 제조하는 데 사용되는 여과기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
(A) 염화수소 수용액에 콜라겐을 첨가하고 용해시켜 콜라겐 혼합액을 제조하는 단계,
(B) 수화된 여과지로 상기 콜라겐 혼합액을 여과하여 콜라겐 여과막을 수득하는 단계,
(C) 에탄올 및 물의 혼합용액에 1-에틸-3-(3-디메틸 아미노프로필)카보디이미드 [1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)carbodiimide; EDC] 및 N-하이드록시숙신이미드 [N-hydroxysuccinimide; NHS]를 첨가하여 가교용액을 제조하는 단계,
(D) 용기에 상기 가교용액을 넣고 상기 콜라겐 여과막을 잠기게 넣은 후 가교하여 콜라겐 멤브레인을 제조하는 단계,
(E) 상기 가교된 콜라겐 멤브레인을 동결시키는 단계, 및
(F) 상기 동결된 콜라겐 멤브레인을 동결건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (A)의 콜라겐 혼합액은
물 10000 중량부에,
콜라겐 30 내지 120 중량부, 바람직하게는 35 내지 110 중량부, 보다 바람직하게는 40 내지 100 중량부, 및
염화수소 0.003 내지 0.02 중량부, 바람직하게는 0.005 내지 0.016 중량부, 보다 바람직하게는 0.004 내지 0.014 중량부를 첨가할 수 있다.
그리고, 상기 단계 (A)의 콜라겐 혼합액 중 콜라겐은 일부가 용해되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 단계 (A)의 콜라겐 혼합액 중 콜라겐은 첨가된 콜라겐 중 40 내지 80 중량%, 바람직하게는 45 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 65 중량%가 용해되지 않을 수 있다.
그리고, 본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법은 상기 단계 (A) 이후 단계 (B) 이전에, 상기 콜라겐 혼합액을 진동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
그리고, 상기 진동은 500 내지 3000 rpm, 바람직하게는 1000 내지 2500 rpm, 보다 바람직하게는 1500 내지 2000 rpm일 수 있다.
그리고, 상기 진동은 1 내지 30 분, 바람직하게는 2 내지 20 분, 보다 바람직하게는 3 내지 10 분 동안 수행될 수 있다.
또한, 상기 단계 (C)의 가교용액은
에탄올 100 중량부에,
물 15 내지 70 중량부, 바람직하게는 20 내지 65 중량부, 보다 바람직하게는 30 내지 55 중량부,
1-에틸-3-(3-디메틸 아미노프로필)카보디이미드 [1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)carbodiimide; EDC] 0.02 내지 0.15 중량부, 바람직하게는 0.03 내지 0.12 중량부, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.1 중량부, 및
N-하이드록시숙신이미드 [N-hydroxysuccinimide; NHS] 0.07 내지 0.3 중량부, 바람직하게는 0.09 내지 0.28 중량부, 보다 바람직하게는 0.12 내지 0.25 중량부를 첨가할 수 있다.
그리고, 상기 단계 (C)의 가교용액을 제조하는 단계 및 단계 (D)의 콜라겐 멤브레인을 제조하는 단계는 강화지수 70 × 10-6 내지 400 × 10-6, 바람직하게는 100 × 10-6 내지 350 × 10-6 , 보다 바람직하게는 130 × 10-6 내지 300 × 10-6에서 수행될 수 있다.
그리고, 상기 단계 (D) 이후 단계 (E) 이전에, 상기 콜라겐 멤브레인을 세척하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 콜라겐은 포유류, 바람직하게는 소, 보다 바람직하게는 소의 건에서 수득하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 단계 (F)의 동결건조는 -90 내지 -50 ℃, 바람직하게는 -80 내지 -60 ℃, 보다 바람직하게는 -75 내지 -65 ℃에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 단계 (F)의 동결건조는 8 내지 36 시간, 바람직하게는 10 내지 30 시간, 보다 바람직하게는 12 내지 24 시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 단계 (F) 이후에 멸균하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 멸균은 감마선을 이용한 멸균인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (D)의 콜라겐 여과막은 여과지에 접한 상태로 가교용액에 잠기는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (F) 이후에, 상기 콜라겐 멤브레인과 여과지를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 여과지는 사각형인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 여과지는 정사각형인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 여과기는 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기로서, 상기 여과기의 외벽을 이루는 본체; 내부 바닥면에 여과지가 안착되고 상기 바닥면에 다수의 통공이 형성된 트레이; 상기 트레이가 안착되도록 상기 본체 내부에 구비된 트레이거치대; 상기 트레이에 안착된 여과지에 하중을 전달하는 트레이로드; 여과 진행 도중 여과기 내부의 기체를 배출하는 배기관; 여과 진행 도중 여과기 내부의 액체를 배출하는 배액관; 및 상기 본체 상측의 개방부를 덮어 본체 내부를 외부로부터 차폐하는 뚜껑을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 트레이는 사각형의 여과지에 대응되는 사각형의 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 트레이는 정사각형의 여과지에 대응되는 정사각형의 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 단계 (B)의 여과는 상기 여과기에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 콜라겐 멤브레인은 상기 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 콜라겐 멤브레인은 정상 조직의 재생속도에 가까운 분해속도를 가져, 초기에는 조직재생에 필요한 장벽을 제공하고 후기에는 재생을 방해하지 않도록 완전히 분해되는 장점이 있다. 또한, 콜라겐 용해도 및 가교조건의 조정을 통해 봉합에 필요한 충분한 인장강도를 발현할 수 있다. 이에 더하여, 콜라겐 여과막 나아가 콜라겐 멤브레인을 사각형으로 형성함으로써 기존의 원형 여과막 등에 비해 최종제품화 과정에서의 손실을 현저히 줄인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기를 구성하는 본체를 도시한 평면도와 측면도 및 측단면도이다.
도 2는 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기를 구성하는 트레이를 도시한 평면도와 측면도이다.
도 3은 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기를 구성하는 트레이로드를 도시한 평면도와 측면도이다.
도 4는 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기를 구성하는 밀봉부 및 뚜껑을 도시한 평면도와 측면도이다.
도 5는 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기를 구성하는 본체, 트레이, 트레이로드 및 뚜껑의 결합도이다.
도 6은 본 발명의 콜라겐 멤브레인과 시판 중인 종래 콜라겐 멤브레인들의 인장강도를 측정한 결과를 도식화한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법으로 제조한 콜라겐 멤브레인의 일 실시예를 촬영한 사진이다.
도 8은 시간경과에 따른 조직재생 정도를 H&E 염색을 통해 촬영한 사진이다.
도 9는 시간경과에 따른 조직재생 정도를 MT 염색을 통해 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 설명되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서 중 '강화지수'는 다음과 같이 정의된다:
강화지수
= ( 가교제 농도 / 용해된 콜라겐 농도 ) × ( 가교시간 / 목표 분해시간 ).
본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법은 먼저 염화수소 수용액에 콜라겐을 첨가하고 혼합하여 콜라겐 혼합액을 제조하는 단계로부터 시작된다.
상기 염화수소 수용액은 물 10000 중량부에, 염화수소 0.003 내지 0.02 중량부, 바람직하게는 0.005 내지 0.016 중량부, 보다 바람직하게는 0.004 내지 0.014 중량부를 첨가할 수 있다. 염화수소의 양이 상기 범위 이내일 때 너무 낮은 제품의 pH로 인한 인체 삽입 시의 부작용을 방지하면서도, 콜라겐의 충분한 용해를 통해 원하는 성상 및 규격의 제품을 얻을 수 있다.
상기 콜라겐 혼합액은 상기 염화수소 수용액을 구성하는 물 10000 중량부를 기준으로 콜라겐 30 내지 120 중량부, 바람직하게는 35 내지 110 중량부, 보다 바람직하게는 40 내지 100 중량부를 첨가하여 제조된다. 콜라겐 혼합액 중 콜라겐의 양이 상기 범위 이내일 때 너무 높은 점성으로 인해 제형 제조가 어려워지는 현상을 방지하면서도, 원하는 제형 및 인장강도 등의 물성을 갖는 콜라겐 멤브레인을 얻을 수 있다.
본 발명은 특히 상기 콜라겐 혼합액 중의 콜라겐 전부가 용해되는 것이 아니라 일부는 미용해된 상태로 상기 콜라겐 혼합액 중에 존재하는 것을 주요한 특징으로 한다. 즉, 콜라겐 분말의 표면은 용해되어 콜라겐 섬유로 풀어지고, 분말의 중심부는 용해되지 않아 입자 형태를 유지하게 된다.
콜라겐의 이러한 구조는 이후 콜라겐 멤브레인으로 제형화되었을 때 강한 기계적 물성을 발현하는 역할을 한다. 구체적으로, 미용해된 콜라겐 입자가 콜라겐 섬유에 의해 서로 연결됨으로써 강한 인장강도를 발휘하는 3차원 네트워크 구조가 만들어지는 것이다.
마치 시멘트 콘크리트의 경우 자갈과 같은 굵은 골재가 강도 발현에 주된 기여를 하는 것과 마찬가지로, 본 발명의 콜라겐 멤브레인은 미용해된 입자 형태의 콜라겐이 이러한 굵은 골재의 역할을 수행하는 것이다. 그리고, 용해된 섬유 형태의 콜라겐은 상기 입자 형태의 콜라겐을 서로 연결 및 결합시키고 후술할 가교제는 상기 결합을 더욱 강화시키게 되는데, 이는 전술한 시멘트 콘크리트에서 바인더로 기능하는 시멘트와 같은 역할이라 할 것이다.
첨가된 콜라겐 중 용해되지 않는 콜라겐의 비율은 40 내지 80 중량%, 바람직하게는 45 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 65 중량%일 수 있다. 용해되지 않는 콜라겐의 양이 상기 범위 이내일 때 너무 높은 점성으로 인해 제형 제조가 어려워지는 현상을 방지하면서도, 원하는 제형 및 인장강도 등의 물성을 갖는 콜라겐 멤브레인을 얻을 수 있다.
본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법에서 상기 콜라겐은 포유류, 바람직하게는 소, 보다 바람직하게는 소의 건 또는 인대에서 수득할 수 있다. 또한 상기 콜라겐은 성상, pH, 중금속, 아미노산 분석 및 엔도톡신 시험 군에서 선택하거나 복합적으로 시험 진행하여 적합한 콜라겐을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법은 상기 콜라겐 혼합액을 여과하기 전에 진동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 콜라겐 혼합액에 진동을 가해주면, 혼합액 중 미용해 콜라겐 입자와 용해된 콜라겐 섬유가 혼합액의 전 영역에 걸쳐 고르게 분포되고, 특히 용해된 콜라겐 섬유는 충분히 펼쳐진다. 이를 통해 제조된 콜라겐 멤브레인은 조성이 균일하고 그 결과 전 영역에 걸쳐 물성이 고르게 발현될 뿐만 아니라, 충분히 펼쳐진 콜라겐 섬유 사이의 상호작용 증가로 인장강도가 증가하는 장점이 있다.
상기 진동은 500 내지 3000 rpm, 바람직하게는 1000 내지 2500 rpm, 보다 바람직하게는 1500 내지 2000 rpm일 수 있다. 진동 장치의 rpm이 상기 범위 이내일 때 충분한 경제성을 확보하면서도, 콜라겐 입자와 섬유가 고르게 분포되지 못하여 인장강도 등이 낮고 균일한 물성의 멤브레인을 수득하기 어려운 문제점을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 진동은 1 내지 30 분, 바람직하게는 2 내지 20 분, 보다 바람직하게는 3 내지 10 분 동안 수행될 수 있다. 진동 시간이 상기 범위 이내일 때 충분한 경제성을 확보하면서도, 콜라겐 입자와 섬유가 고르게 분포되지 못하여 인장강도 등이 낮고 균일한 물성의 멤브레인을 수득하기 어려운 문제점을 방지할 수 있다.
이렇게 제조된 콜라겐 혼합액은 수화된 여과지로 여과하여 콜라겐 여과막을 수득하는 단계를 거친다.
여기서 상기 여과지는 사각형, 바람직하게는 정사각형일 수 있으며 이 점이 종래의 콜라겐 멤브레인과 구별되는 본 발명의 주요한 특징이다.
여과지는 일반적으로 원형을 띠고 있어 여과 후 수득되는 콜라겐 여과막 나아가 콜라겐 멤브레인은 원형으로 수득된다. 그런데, 의학 분야에서 요구되는 제형은 사각형이므로, 원형의 콜라겐 멤브레인 가장자리를 잘라서 최종제품을 제조하게 된다. 이 단계에서 버려지는 콜라겐 멤브레인의 양이 상당한 수준에 이른다.
본 발명은 이러한 문제점의 해결을 위해 콜라겐 여과막을 형성하는 여과지의 형태 자체를 사각형, 바람직하게는 정사각형으로 바꾼 것을 주요한 특징으로 한다. 이를 통해 버려지는 콜라겐 멤브레인의 양을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.
상기 콜라겐 여과막 제조와 별도로 이를 콜라겐 멤브레인으로 변환시키기 위해, 에탄올 및 물의 혼합용액에 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카보디이미드 [1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)carbodiimide; EDC] 및 N-하이드록시숙신이미드 [N-hydroxysuccinimide; NHS]를 첨가하여 가교용액을 제조한다.
에탄올 및 물의 혼합용액은 에탄올 100 중량부에, 물 15 내지 70 중량부, 바람직하게는 20 내지 65 중량부, 보다 바람직하게는 30 내지 55 중량부를 혼합하여 제조한다.
상기 에탄올 및 물의 혼합용액에, 에탄올 100 중량부를 기준으로 1-에틸-3-(3-디메틸 아미노프로필)카보디이미드 [1-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl)carbodiimide; EDC] 0.02 내지 0.15 중량부, 바람직하게는 0.03 내지 0.12 중량부, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.1 중량부를 첨가한다. EDC의 양이 상기 범위 이내일 때 최종제품 내 가교제 잔류로 인한 인체에 유해한 영향을 방지하면서도, 충분한 가교제를 통해 가교반응이 완전히 일어나 최종제품에서 인장강도 등의 물성을 원하는 수준까지 올릴 수 있다.
또한 상기 에탄올 및 물의 혼합용액에, 에탄올 100 중량부를 기준으로 N-하이드록시숙신이미드 [N-hydroxysuccinimide; NHS] 0.07 내지 0.3 중량부, 바람직하게는 0.09 내지 0.28 중량부, 보다 바람직하게는 0.12 내지 0.25 중량부를 첨가한다. NHS의 양이 상기 범위 이내일 때 가교반응이 완전하여 최종제품에서 인장강도 등의 물성이 원하는 수준까지 올라올 수 있다.
이렇게 제조된 가교용액을 용기에 담고 제조된 상기 콜라겐 여과막을 상기 가교용액에 잠기게 넣은 후 가교하여 콜라겐 멤브레인을 제조한다. 이러한 가교반응을 통해 용해된 콜라겐 섬유들끼리의 추가 결합이 이루어지고 그 결과 최종제품의 인장강도 등 제반 물성이 개선된다.
이 때 콜라겐 여과막은 여과지로부터 분리한 후 가교용액에 잠기게 할 수도 있으나, 여과지에 접한 상태로 가교용액에 잠기게 하는 것이 더 바람직하다. 이는 가교 후의 콜라겐 멤브레인 상태에서 여과지와 분리하는 것이 가교 전의 콜라겐 여과막 상태에서 분리하는 것보다 손상 가능성이 낮기 때문이다.
그리고, 상기 가교가 진행되는 용기에 별도의 교반기를 구비하여 가교반응을 촉진시킬 수도 있다.
본 발명은 콜라겐 멤브레인의 강화 정도를 제어하기 위해 '강화지수'라는 새로운 무차원변수를 도입했다.
상기 강화지수는 '( 가교제 농도 / 용해된 콜라겐 농도 ) × ( 가교시간 / 목표 분해시간 )'으로 정의되는데, 콜라겐 농도에 대한 가교제의 농도가 높을수록 그리고, 목표로 하는 분해시간에 대한 가교시간이 길수록 값이 커지도록 설계하였다. 본 발명에서 도입한 강화지수는 특히 혼합액 중 전체 콜라겐 농도를 기준으로 하지 않고, 가교에 주로 참여하는 용해된 콜라겐 농도를 기준으로 하여 실제 현상을 정확하게 반영하도록 하였다.
본 발명을 구성하는 가교용액 및 가교반응은 상기 강화지수가 70 × 10-6 내지 400 × 10-6, 바람직하게는 100 × 10-6 내지 350 × 10-6 , 보다 바람직하게는 130 × 10-6 내지 300 × 10-6의 값을 갖도록 제조 및 수행된다. 강화지수의 값이 상기 범위 이내일 때 최종제품 내 가교제 잔류로 인해 인체에 유해한 영향을 방지하면서도, 충분한 가교반응으로 인해 인장강도 등 제반 물성이 향상되어 봉합 등의 시술이 가능해진다.
가교반응이 끝난 콜라겐 멤브레인은 먼저 동결시킨 다음 동결건조시키게 되는데, 상기 동결 전에 가교된 콜라겐 멤브레인을 세척하는 단계를 거치는 것이 더욱 바람직하다.
상기 동결건조는 -90 내지 -50 ℃, 바람직하게는 -80 내지 -60 ℃, 보다 바람직하게는 -75 내지 -65 ℃에서 이루어질 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 지나친 경제성 하락을 억제하면서도 액체 상태의 물로 인한 문제점을 방지하여 원하는 수준의 물성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 동결건조는 8 내지 36 시간, 바람직하게는 10 내지 30 시간, 보다 바람직하게는 12 내지 24 시간 동안 이루어질 수 있는데, 상기 범위 이내일 때 지나친 경제성 하락을 억제하면서도 콜라겐 멤브레인의 완전한 건조가 가능해져 원하는 수준의 물성을 확보할 수 있다.
동결건조를 통해 건조된 콜라겐 멤브레인은 이후에 멸균하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 멸균은 본 발명이 속한 기술분야에서 사용할 수 있는 멸균방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예컨대 감마선을 이용한 멸균일 수 있다.
한편, 본 발명의 콜라겐 멤브레인 제조방법 중 콜라겐 여과막을 수득하는 데 사용되는 여과기(1)는 본체(10), 트레이(20), 트레이로드(30) 및 뚜껑(40)을 포함한다.
상기 본체(10)는 여과기(1)의 외벽을 이루며 원기둥 형태의 상부가 뒤집은 원뿔 형태의 하부와 결합된 구조를 갖는다.
상기 본체 내부에는 트레이(20)가 안착되는 트레이거치대(12)가 상기 트레이(20)의 각 귀퉁이에 대응되도록 구비된다.
그리고, 상기 본체(10) 하부의 원뿔 측면에는 여과기(1) 내부를 감압시키는 배기관(14)이 구비되고, 원뿔 꼭지점 부위에는 여액을 배출하는 배액관(16)이 구비된다.
또한, 상기 본체(10) 외부에는 여과기(1)를 바닥에서 이격시키는 다리(18)와 여과기(1)를 운반하는 데 사용되는 본체손잡이(19)가 구비된다.
한편, 트레이(20)는 사각형, 바람직하게는 정사각형의 여과지에 대응되도록 사각형, 바람직하게는 정사각형의 바닥면을 구비하고, 상기 바닥면은 여과에 의한 여액의 배출을 위해 다수의 통공이 형성되어 있다.
또한, 상기 트레이(20)는 이를 운반하는 데 사용되는 트레이손잡이(29)가 구비될 수 있다.
본 발명의 여과기(1)는 이처럼 사각형, 바람직하게는 정사각형의 트레이(20)를 구비함으로써 여과 후 사각형, 바람직하게는 정사각형의 콜라겐 여과막 나아가 콜라겐 멤브레인을 수득할 수 있어, 전술한 바와 같이 최종제품의 낭비를 막는 장점이 있다.
본 발명의 여과기(1)는 또한 상기 트레이(20) 바닥면 전 영역에서 여과가 고르게 일어날 수 있도록 여과지 및 콜라겐 혼합액에 하중을 전달하는 트레이로드(30)를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 트레이로드(30)에 의해 여과 후 수득되는 콜라겐 여과막은 전 영역에서 균일한 두께를 확보할 수 있다.
본 발명의 여과기(1)는 상기 본체(10) 상측의 개방부를 덮어 본체(10) 내부를 외부로부터 차폐하는 뚜껑(40)을 또한 구비한다. 상기 본체(10) 상단 외주면에 대응되는 뚜껑(40)의 가장자리에는 감압상태 유지를 위한 밀봉부(미도시)가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 뚜껑(40)을 운반하는 데 사용되는 뚜껑손잡이(49)가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 콜라겐 멤브레인은 상기 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
실시예
실시예 1: 콜라겐 멤브레인
0.01 N 염화수소 5 ㎖를 첨가한 식염수 1500 ㎖에 콜라겐 (Collagen Solution, 뉴질랜드) 10 g을 첨가하고 혼합하여 콜라겐 혼합액을 제조하였다. 본 발명의 여과기 중 트레이에 물에 적셔 수화된 여과지를 넣고 상기 콜라겐 혼합액을 부은 후 1 시간 동안 배기 및 여과하여 콜라겐 여과막을 수득하였다. 70 중량% 에탄올 500 ㎖용액에 1-에틸-3-(3-디메틸 아미노프로필)카보디이미드 (EDC) 0.2 g 및 N-하이드록시숙신이미드 (NHS) 0.5 g을 첨가하여 가교용액을 제조하였다. 별도의 용기에 상기 가교용액 100 ㎖를 넣고 상기 콜라겐 여과막을 잠기게 넣은 후 150 rpm에서 2 시간 30 분 동안 가교하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다. 상기 가교된 콜라겐 멤브레인을 -80 ℃에서 5 시간 동안 동결시킨 후 -70 ℃에서 24 시간 동안 동결건조시켜 본 발명의 콜라겐 멤브레인을 수득하였다.
비교예 1: 콜라겐의 과량 사용
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 콜라겐 분말을 30 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다.
비교예 2: 콜라겐의 미량 사용
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 콜라겐 분말을 1 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다.
비교예 3: EDC 과량 사용
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 EDC 분말을 0.5 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다.
비교예 4: EDC 미량 사용
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 EDC 분말을 0.01 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다.
비교예 5: NHS 과량 사용
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 NHS 분말을 3 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다.
비교예 6: NHS 미량 사용
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 NHS 분말을 0.05 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하였다.
시험예 1 : 인장강도
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 6의 콜라겐 멤브레인에 대해 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 1에 나타내었다. 표 1에서 비교예 7 내지 9는 시판 중인 콜라겐 멤브레인으로서, 비교예 7은 제노스 (한국), 비교예 8은 Zimmer Biomet (미국), 비교예 9는 Matricel (독일)의 제품이며, 상기 실시예 1과 비교예 7 내지 9는 도 6으로 비교하였다.
인장강도 (N) 비고
실시예 1 196.5
비교예 1 - 고점도로 인해 제형 형성 불가
비교예 2 25.3
비교예 3 182.2 미반응 EDC 잔존
비교예 4 54.7
비교예 5 189.6 미반응 NHS 잔존
비교예 6 55.1
비교예 7 170.9
비교예 8 142.1
비교예 9 78.4
상기 표 1 및 도 6로부터 본 발명 콜라겐 멤브레인의 인장강도가 종래기술에 비해 향상된 것을 알 수 있으며, 이러한 높은 인장강도는 시술시 봉합하거나 치료에 적합성을 띠게 된다.
시험예 2 : 동물실험
상기 실시예 1의 콜라겐 멤브레인과 비교예 7의 콜라겐 멤브레인 (제노스, 한국)의 동물실험 결과를 도 8 및 도 9에 나타내었다. 상기 동물실험은 토끼의 두개골 (rabbit calvaria)에 8 mm의 결함(defect)을 만든 후 콜라겐 멤브레인을 이식한 다음 8 주 및 16 주 후 골재생 양상을 관찰한 것이다. 결과는 H&E(Hematoxylin and Eosin) 염색 (도 8) 및 MT(Masson's trichrome) 염색 (도 9) 방법을 통해 확인하였다. 상기 도 8 및 도 9로부터 실시예 1이 대조예 (콜라겐 멤브레인을 적용하지 않은 예)는 물론 시판 중인 종래 콜라겐 멤브레인인 비교예 7에 비해 하얀색의 뼈와 원형의 조직들이 더 생성된 것을 통해 골 재생효과가 향상된 것을 알 수 있다.
상기 H&E 염색 실험은 조직과 뼈의 생성을 관찰하는 방법으로써, 세포의 산성부위, 핵 및 연골의 바탕질은 청색으로 염색하고 염기성 부위 및 콜라겐 섬유 등은 분홍색으로 염색시킨다. 그리고, 상기 MT 염색 실험 역시 조직과 뼈의 생성을 관찰하는 방법으로써, 세포의 핵은 진한 청색, 근육, 케라틴 및 세포질은 빨간색, 점액질과 콜라겐은 담청색으로 염색시킨다.
제조예 1: 콜라겐 전부 용해
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 콜라겐 분말을 5 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
제조예 2: 콜라겐 미량 용해
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 콜라겐 분말을 25 g 사용하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
제조예 3: 진동단계
실시예 1과 동일한 과정을 거치되, 상기 콜라겐 혼합액을 여과하기 전에 2000 rpm에서 5분 동안 진동시키는 단계를 추가로 포함하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
제조예 4: 고속 RPM
제조예 3과 동일한 과정을 거치되, 상기 진동을 5000 rpm에서 수행하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
제조예 5: 저속 RPM
제조예 3과 동일한 과정을 거치되, 상기 진동을 100 rpm에서 수행하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
제조예 6: 긴 진동시간
제조예 3과 동일한 과정을 거치되, 상기 진동을 1 시간 동안 수행하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
제조예 7: 짧은 진동시간
제조예 3과 동일한 과정을 거치되, 상기 진동을 20 초 동안 수행하여 콜라겐 멤브레인을 제조하고, 만능재료시험기 (테스트원, 한국)에서 20 mm/분의 속도로 인장강도를 측정한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
인장강도 (N) 비고
제조예 1 154.8
제조예 2 - 고점도로 인해 제형 형성 곤란
제조예 3 202.3
제조예 4 188.6
제조예 5 197.2
제조예 6 192.7
제조예 7 197.1
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 여과기
10 : 본체 12 : 트레이거치대
14 : 배기관 16 : 배액관
18 : 다리 19 : 본체손잡이
20 : 트레이 29 : 트레이손잡이
30 : 트레이로드
40 : 뚜껑 49 : 뚜껑손잡이

Claims (1)

  1. 콜라겐 여과막을 제조하는 여과기로서,
    상기 여과기의 외벽을 이루는 본체;
    내부 바닥면에 여과지가 안착되고 상기 바닥면에 다수의 통공이 형성된 트레이;
    상기 트레이가 안착되도록 상기 본체 내부에 구비된 트레이거치대;
    상기 트레이에 안착된 여과지에 하중을 전달하는 트레이로드;
    여과 진행 도중 여과기 내부의 기체를 배출하는 배기관;
    여과 진행 도중 여과기 내부의 액체를 배출하는 배액관; 및
    상기 본체 상측의 개방부를 덮어 본체 내부를 외부로부터 차폐하는 뚜껑을 포함하고,
    상기 트레이는 정사각형의 여과지에 대응되는 정사각형의 형상을 가지는, 여과기.
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