KR20210111428A

KR20210111428A - 반짝임 변성이 감소된 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법

Info

Publication number: KR20210111428A
Application number: KR1020200026324A
Authority: KR
Inventors: 송기창; 김태형
Original assignee: 건양대학교산학협력단
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-13
Also published as: KR102387402B1

Abstract

본 발명은 소수성 아크릴 인공수정체의 반짝임 변성 및 굴절률, 함수율 등의 물성에 미치는 영향을 고려한 친수성 아크릴 모노머 및 소수성 아크릴 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체에서 형성되는 반짝임 변성 현상을 감소시킬 수 있는 반짝임 변성이 감소된 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

반짝임 변성이 감소된 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법 {Manufacturing method of Hydrophobic Acrylic Intraocular Lens with Reduced Glistening}

본 발명은 아크릴 인공수정체에 관한 것으로, 자세하게는 소수성 아크릴 인공수정체의 반짝임 변성 및 굴절률, 함수율 등의 물성에 미치는 영향을 고려한 친수성 아크릴 모노머 및 소수성 아크릴 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체에서 형성되는 반짝임 변성 현상을 감소시킬 수 있는 반짝임 변성이 감소된 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법에 관한 것이다.

백내장은 눈 안의 수정체가 혼탁해지는 현상으로 대표적인 노인성 안구 질환 중 하나이다. 국민건강영양 조사자료에 의하면 백내장의 발병률은 40대 이상에서 40%이상이 나타났다고 보고되었으며, 연령이 증가할수록 발병률은 증가하였다. 백내장의 치료는 뿌옇게 흐려진 수정체를 제거한 뒤 인공수정체를 삽입하여 치료할 수 있다.

인공수정체는 영국의 안과의사인 Harold Ridley가 2차 세계대전에서 조종사의 눈에 polymetyl methacrylate(PMMA) 재질의 파편이 박혔으나, 염증이 적은 것을 발견하고, 1949년에 PMMA 재질로 이루어진 첫 인공수정체를 환자에게 삽입한 이래, 오랜 기간 사용되어 왔다.

그러나 PMMA 재질의 경성 인공수정체는 접힘성이 없어 삽입 시 절개 부위가 5㎜ 이상으로 크기 때문에 회복 기간이 느린 단점이 있으므로, 현재는 접힘성이 있어 삽입 시 절개 부위가 작아 회복 기간이 빠른 연성 인공수정체를 주로 사용하고 있다.

연성 인공수정체로는 실리콘 인공수정체와 아크릴 인공수정체가 있는데, 실리콘 인공수정체는 낮은 굴절률로 인해 광학부가 두꺼우며, 젖으면 미끄러워지는 단점이 있으므로, 굴절률이 높은 아크릴 재질의 아크릴 인공수정체가 현재 가장 많이 사용되고 있다.

아크릴 인공수정체는 친수성 아크릴 인공수정체와 소수성 아크릴 인공수정체로 분류된다. 친수성 아크릴 인공수정체는 높은 친수성으로 인해 생체적합성이 우수하다는 장점이 있으나, 칼슘과 인산이 다른 물질보다 잘 침착되며, 자장자리가 예리하지 못해 후낭 혼탁의 발생 비율이 높다는 단점이 있다.

반면 소수성 아크릴 인공수정체는 낮은 함수율과 높은 굴절률을 보이며, 가장자리를 날카롭게 제조할 수 있어 후낭 혼탁의 발생률이 낮다는 장점이 있다.

한편 소수성 아크릴 인공수정체를 환자의 눈에 삽입한 이후 인공수정체 표면에 반짝이는 액체로 찬 미세공포(Microvacoule, MV)를 관찰할 수 있는데, 이를 반짝임 변성(glistening)이라고 하며 소수성 아크릴 인공수정체에서 발생하는 문제점이다.

눈 안의 방수의 수성환경에서 인공수정체는 물을 흡수하여 작은 액체로 이루어진 미세공포를 형성하고, 이로 인해 빛이 반사, 산란되어 인공수정체는 반짝임 변성을 나타내게 된다. 이 현상은 수술 이후 6개월 이내에 주로 발생하나 이로 인한 현저한 시력 저하는 없는 것으로 알려졌으나, 최근 들어 반짝임에 대한 대비감도의 저하가 일부에서 발생하는 것으로 알려졌으며, 심한 반짝임에는 시력 저하도 나타난다고 보고되고 있다. 따라서 반짝임 변성을 실질적으로 감소시킬 수 있는 소수성 아크릴 인공수정체의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제1572973호(2015.11.24)

본 발명은 상기와 같은 요구에 따라 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 소수성 아크릴 인공수정체의 반짝임 변성 및 굴절률, 함수율 등의 물성에 미치는 영향을 고려한 친수성 아크릴 모노머 및 소수성 아크릴 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체에서 형성되는 반짝임 변성 현상을 감소시킬 수 있는 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 a) 소수성 모노머로 2-하이드록시에틸 메트아크릴산 100 중량부에 대하여, 2-하이드록시에틸 아크릴산(2-hydroxyethyl acrylate, HEA)과 하이드록시프로필 아크릴산(hydroxypropyl acrylate, HPA)과 4-하이드록시부틸 아크릴산(4-hydroxybutyl acrylate, HBA)과 2-하이드록시에틸 메트아크릴산(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA) 중에서 선택되는 친수성 모노머 2 내지 30중량부를 혼합한 제1혼합액을 만드는 단계; b) 상기 제1혼합액과 가교제의 비율을 각각 94:6 내지 96:4의 비율로 혼합하고 상기 가교제의 비율 대비 9~11%의 중합개시제를 혼합하여 제2혼합액을 만드는 단계; c) 상기 제2혼합액을 몰드에 넣어 열중합 시킨 후 몰드에서 제거하여 인공수정체를 제조하는 단계; 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 d) 몰드에서 제거된 인공수정체를 인산완충식염수(phosphate buffer saline, PBS)에 보관하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 c) 단계는, 90 ~ 110℃의 온도조건의 건조기 내에서 2 내지 4시간 열중합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가교제는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethylacrlyate, EGDMA)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 중합개시제는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-azobisisobutyronitrile, AIBN)인 것이 바람직하다.

본 발명을 통해 반짝임 변성을 감소시키면서 높은 투과율을 갖는 인공수정체의 제조가 이루어질 수 있다. 또한, 높은 굴절률 특성으로 인해 더 얇은 인공수정체의 제조가 이루어질 수 있다.

도 1은 소수성 아크릴 인공수정체의 제조를 위해 사용된 모노머들의 화학구조식,
도 2는 인공수정체(intraocular lens)의 제조공정도
도 3은 본 발명를 통해 제조된 인공수정체의 사진,
도 4는 친수성 모노머로 HEA를 사용 시 HEA의 첨가량 변화에 따라 1 ㎟ 당의 반짝임 변성 개수 변화를 나타낸 현미경 사진 - (a) 0%, (b) 2%, (c) 9%, (d) 16%, (e) 22%,
도 5는. 다양한 종류의 친수성 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체를 제조 시 친수성 모노머의 종류가 인공수정체의 반짝임 변성에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 6은 HEA의 첨가량을 변화시켜 제조된 인공수정체의 가시광선 영역에서의 투과율변화를 나타낸 그래프,
도 7은 다양한 종류의 친수성 모노머의 함량을 변화시켜 제조한 인공수정체의 함수율 변화를 나타낸 그래프,
도 8은 친수성 모노머의 종류를 다양하게 변화 시켜 제조한 인공수정체의 굴절률 변화를 나타낸 그래프,
도 9는 친수성 모노머의 첨가량이 인공수정체의 유리전이온도에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 10은 소수성 모노머의 종류 및 첨가량 변화가 제조된 인공수정체의 반짝임 변성에 미치는 영향을 나타낸 현미경 사진,
도 11은 소수성 모노머로 BA를 사용 시 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따라 제조된 인공수정체의 가시광선 투과도의 변화를 나타낸 그래프,
도 12는 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따른 함수율의 변화를 나타낸 그래프,
도 13은 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따른 굴절률의 변화를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면과 실시예 및 실험예를 참조하여 본 발명 반짝임 변성이 감소된 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 사용된 시약과 재료는 다음과 같다.

도 1은 소수성 아크릴 인공수정체의 제조를 위해 사용된 모노머들의 화학구조식으로서, 본 발명에서 소수성 아크릴 인공수정체의 제조를 위해 사용된 모노머들의 화학구조식을 도 1을 통해 나타내었다.

소수성 모노머로서 2-phenoxyethyl acrylate(POEA, Sigma-Aldrich)와 benzyl acrylate(BZ, 99.8%, Sigma-Aldrich)를 사용하였으며, 친수성 모노머로는 2-hydroxyethyl acrylate(HEA, 97.0%, Samchun Chemicals), hydroxypropyl acrylate(HPA, 95.0%, Sigma-Adrich), 4-hydroxybutyl acrylate(HBA, 97.0%, TCI Chemical), 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA, 96.0%, Samchun Chemicals)를 사용하였다. 가교제(cross linker)와 중합개시제(initiator)로는 각각 ethylene glycol dimethylacrlyate(EGDMA, 98.0%, Sigma-Aldrich)와 2,2-azobisisobutyronitrile(AIBN, Daejung)을 사용하였다.

또한, 제조된 소수성 아크릴 인공수정체의 보관을 위해 phosphate buffer saline(PBS, Simga-Aldrich) 용액을 사용하였다.

본 발명의 소수성 아크릴 인공수정체의 제조방법은 a) 소수성 모노머로 2-하이드록시에틸 메트아크릴산 100 중량부에 대하여, 2-하이드록시에틸 아크릴산(2-hydroxyethyl acrylate, HEA)과 하이드록시프로필 아크릴산(hydroxypropyl acrylate, HPA)과 4-하이드록시부틸 아크릴산(4-hydroxybutyl acrylate, HBA)과 2-하이드록시에틸 메트아크릴산(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA) 중에서 선택되는 친수성 모노머 2 내지 30중량부를 혼합한 제1혼합액을 만드는 단계; b) 상기 제1혼합액과 가교제의 비율을 각각 94:6 내지 96:4의 비율로 혼합하고 상기 가교제의 비율 대비 9~11%의 중합개시제를 혼합하여 제2혼합액을 만드는 단계; c) 상기 제2혼합액을 몰드에 넣어 열중합 시킨 후 몰드에서 제거하여 인공수정체를 제조하는 단계; d) 몰드에서 제거된 인공수정체를 인산완충식염수(phosphate buffer saline, PBS)에 보관하는 단계; 로 이루어지며 구체적인 실시예는 다음과 같다.

[표 1] 소수성 모노머로 POEA를 사용하고 친수성 모노머의 종류를 변화시켜 제조된 인공수정체의 배합 비율(Unti:%), 도 2는 인공수정체(Intraocular lens)의 제조공정도로서, 소수성 아크릴 인공수정체의 중합을 위한 원료물질인 POEA, HEMA, HEA, EGDMA의 배합 비율을 [표 1]로 나타내었으며, 이로부터 인공수정체(Intraocular lens)의 제조공정을 도 2에 나타내었다.

Sample code	POEA	HEA	HPA	HBA	HEMA	EGDMA
POEA	95	-	-	-	-	5
HEA-1	93	2	-	-	-
HEA-2	86	9	-	-	-
HEA-3	79	16	-	-	-
HEA-4	93	22	-	-	-
HPA-1	86	-	2	-	-
HPA-2	79	-	9	-	-
HPA-3	73	-	16	-	-
HPA-4	73	-	22	-	-
HBA-1	93	-	-	2	-
HBA-2	86	-	-	9	-
HBA-3	79	-	-	16	-
HBA-4	73	-	-	22	-
HEMA-1	93	-	-	-	2
HEMA-2	86	-	-	-	9
HEMA-3	79	-	-	-	16
HEMA-4	73	-	-	-	22

소수성 아크릴 인공수정체를 제조하기 위해 소수성 모노머인 POEA를 기준 물질로 하였으며, 친수성 모노머인 HEA, HPA, HEA, HEMA의 첨가량을 달리하여 혼합용액을 제조하였으며, 가교제인 EGDMA와 중합개시제인 AIBN의 배합 비율을 각각 5%, 0.5%로 고정하였다.

도 3은 본 발명를 통해 제조된 인공수정체의 사진으로, 인공수정체의 제조 방식은 캐스트 몰드 방식으로 진행하였는데 우선 PP 재질의 몰드 내에 혼합 용액을 주입한 후, 건조기 내에서 100℃에서 3시간 동안 열중합을 진행시킨 후 몰드에서 제거하여 도 3으로 나타낸 인공수정체를 제조하였고, 제조된 인공수정체는 PBS 용액 내에 보관하였다.

본 발명에 따른 인공수정체는 다음과 같은 항목을 통해 분석하였다.

1. 광투과율(Optical transmittance)

UV-visible spectrophotometer(UV-2450, Shimadzu, Japan)를 사용하여 가시광선 영역의 광투과율을 측정하였으며, 측정용 석영 셀에 PBS 용액을 채운 상태에서 수화된 시료를 담지 하여 광투과율을 측정하였다.

2. 함수율(Water content)

시료를 37℃의 PBS 용액에서 완전히 수화시킨 후, 수화된 시료의 무게를 측정하였다. 이후 수화된 시료를 105℃에서 건조시키고, 건조된 시료의 무게를 측정한 뒤 아래의 식을 사용해 함수율을 계산하였다. 각 시료에 대하여 3번씩 측정한 후 평균값을 계산하였다.

3. 굴절률(Refractive index)

수화된 시료의 표면에 남아있는 물기를 제거하고, ABBE refractometer(NAR 1T, ATAGO, Japan)의 프리즘에 시료를 위치시켰다. 시료의 표면에 PBS 용액을 한 방울 떨어뜨린 후, 프리즘을 닫고, 측정 나사를 이용하여 굴절계에서 음영의 경계면이 십자선 중앙에 위치하였을 때에 해당하는 눈금을 측정하였다. 각 시료에 대해 3번씩 측정한 후 평균값을 계산하였다.

4. 반짝임 변성(Glistening)

시료를 45℃의 건조기 내에서 24시간 동안 보관한 뒤, 37℃의 건조기로 옮겨 150분 동안 냉각하였다. 이후 시료를 슬라이드 글라스에 장착하고, 암시야 현미경(BX53MRF-S, Olympus, Japan)을 이용하여 200배율로 관찰하였으며, MeX 프로그램을 이용하여 1 ㎟ 면적에 대한 미세공포(MV)의 개수를 측정하였다.

5. 유리전이온도(glass transition temperature)

시료의 유리전이온도를 측정하기 위해 열 분석기(DSC1, Mettler-Toledo)를 사용하였다. 시료에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위해 40℃의 건조기 내에서 24시간 동안 건조시켰다. 시료를 약 3 mg을 채취하여 알루미늄 재질의 시료 용기에 넣은 후, 질소 분위기하에서 온도 상승 조건은 10℃/min의 속도로 -20 ~ 40℃의 온도 범위에서 실시하였다.

본 발명 인공수정체의 분석결과는 다음과 같다.

1. 소수성 고분자로 POEA를 사용 시 다양한 종류의 친수성 모노머의 첨가 효과

본 발명에서는 [표 1]과 같이 소수성 모노머로 POEA를 사용하고 다양한 종류의(HEA, HPA, HBA, HEMA) 친수성 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체를 제조 시 친수성 모노머의 종류 변화가 소수성 아크릴 인공수정체의 물성에 미치는 영향을 살펴보았다.

소수성 아크릴 인공수정체의 가장 큰 단점은 인공수정체에서 발견되는 반짝임 변성이다. 이는 환자의 눈에 소수성 인공수정체가 삽입되었을 때 시간이 경과함에 따라 “반짝이는 부분”으로 불리는 작은 광 반사 영역들을 인공수정체 내에서 형성하는 경향을 말한다. 반짝임 변성의 원인에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았지만, 하나의 이론은 시간이 경과함에 따라 인공수정체를 구성하는 중합체 매트릭스 중의 미세공포들 속으로 약간의 수분이 들어가서 이들 미세공포 지점에서 인공수정체의 굴절률을 변경시키며, 이러한 굴절률 변화가 “반짝이는 부분”으로 나타난다는 것이다.

도 4는 친수성 모노머로 HEA를 사용 시 HEA의 첨가량 변화에 따라 1㎟ 당의 반짝임 변성 개수 변화를 나타낸 현미경 사진으로, 친수성 모노머로 HEA를 사용 시 HEA의 첨가량이 각각 0%, 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 1㎟ 당의 반짝임 변성 개수 변화를 나타낸 현미경 사진이다.

반짝임 변성은 친수성 모노머가 첨가되지 않은 시료의 1,397개에서 HEA의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 각각 626, 386, 105, 84개로 반짝임 변성이 크게 감소되었다.

도 5는 다양한 종류의(HEA, HPA, HBA, HEMA) 친수성 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체를 제조 시 친수성 모노머의 종류가 인공수정체의 1 ㎟ 당 반짝임 변성에 미치는 영향을 살펴본 그림이다.

모든 친수성 모노머에서 친수성 모노머의 함량이 증가함에 따라 반짝임 변성이 크게 감소하였으며, 같은 친수성 모노머의 함량의 경우에서는 HEMA를 사용한 경우가 가장 낮은 반짝임 변성을 나타내었으며, HPA가 가장 높은 반짝임 변성을 나타내 HEMA>HEA>HBA>HPA의 순서로 반짝임 변성 감소 효과가 컸다.

도 6은 HEA의 첨가량을 변화시켜 제조된 인공수정체의 가시광선 영역에서의 투과율변화를 나타낸 그래프로, 친수성 모노머로 HEA를 사용 시 [표 1]과 같이 HEA의 첨가량을 0%, 2%, 9%, 16%, 22%로 변화시켜 제조된 인공수정체의 가시광선 영역에서의 투과율을 측정한 결과이다.

모든 시료에서 가시광선 투과율은 90% 이상의 우수한 투과율을 보였으며, 친수성 모노머가 첨가되지 않은 시료(POEA)의 투과율과 큰 차이를 보이지 않아, 친수성 모노머의 첨가량 변화는 가시광선 투과율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

또한, 모든 시료가 90% 이상의 가시광선 투과율을 보이기 때문에 인공수정체로 사용하기에 적합한 것으로 판단된다.

도 7은 다양한 종류의 친수성 모노머의 함량을 변화시켜 제조한 인공수정체의 함수율을 측정한 결과이다. 친수성 모노머가 첨가되지 않은 시료의 경우 0.89%로 1.0% 이하의 낮은 함수율을 보였다.

반면 친수성 모노머 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 HEA를 친수성 모노머로 사용 시에는 각각 1.14%, 1.46%, 1.88%, 2.47%의 함수율을 보였으며, HPA를 사용 시에는 1.09%, 1.33%, 1.80%, 2.36%의 함수율을 보였다.

마찬가지로 친수성 모노머 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 HBA를 사용 시에는 각각 0.96%, 1.07%, 1.64%, 2.16%의 함수율을 나타내었으며, HEMA를 사용 시에는 1.02%, 1.29%, 1.81%, 2.27%로 증가함을 알 수 있었다.

이상의 결과로부터 모든 종류의 친수성 모노머에서 모노머의 함량이 증가함에 따라 함수율이 증가하였으며, 같은 함량의 경우에서는 HEA를 사용할 경우가 가장 높은 함수율을 보였으며, HBA를 사용 시에 가장 낮은 함수율을 나타내었고, HEMA를 사용 시에도 비교적 낮은 함수율을 나타냄을 알 수 있었다.

함수율은 입체 효과 및 극성 효과에 큰 영향을 받게 된다. 본 발명에서 사용된 친수성 모노머는 모두 1개의 하이드록시기(-OH)를 갖고 있기 때문에 극성 효과는 큰 차이는 없으며, 주로 메틸기(-CH₃) 및 메틸렌기의 조합에 의한 입체 효과에 의해 차이를 보이는 것으로 판단된다.

HEMA는 HEA 및 HPA와 비교하였을 때 메틸기(-CH₃)의 추가적인 입체 방해 효과에 의해서 낮은 함수율을 보이며, HBA의 경우에는 메틸기는 없으나 측쇄에 추가적인 메틸렌기(-CH₂-)에 의해 낮은 함수율을 보이는 것으로 판단된다.

도 8은 소수성 모노머로 POEA를 사용하고 친수성 모노머의 종류를 다양하게변화 시켜 제조한 인공수정체의 굴절률을 측정한 결과이다.

소수성 모노머를 단독으로 사용한 시료의 경우 페닐기에 의해 1.555의 높은 굴절률을 보였으나, 친수성 모노머의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 HEA를 사용한 경우에는 각각 1.550, 1.546, 1.540, 1.536로 감소하였으며, HPA를 사용 시에는 1.549, 1.546, 1.539, 1.535로 감소하였다.

마찬가지로 HBA를 사용 시에는 친수성 모노머의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 1.551, 1.546, 1.5460, 1.537로 감소하였고, HEMA를 사용한 경우에도 1.549, 1.543, 1.535, 1.529로 감소하는 것을 확인하였다. HBA를 사용한 경우가 가장 높은 굴절률을 보였으며, HEMA를 사용한 경우가 가장 낮은 굴절률을 보였다.

이상의 결과로부터 친수성 모노머의 함량이 증가함에 따라 함수율은 증가하였으나, 굴절률은 감소하는 경향을 보여, 함수율과 굴절률은 서로 반비례 관계에 있음을 알 수 있었다.

도 9는 친수성 모노머의 첨가량이 인공수정체의 유리전이온도에 미치는 영향을 측정한 결과이다.

소수성 아크릴 단량체인 POEA만 단독으로 사용된 시료의 경우 8℃의 낮은 유리전이온도를 보였으며, 친수성 모노머의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 HEA를 사용한 경우에는 13.8℃, 14.4℃, 15.4℃, 16.9℃로 유리전이온도가 증가하였으며, HPA를 사용한 경우에도 12.9℃, 14.1℃, 15.1℃, 17.1℃로 증가하는 경향을 보였다.

마찬가지로 HEMA를 사용한 경우에도 친수성 모노머의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%으로 증가함에 따라 12.5℃, 14.8℃, 21.2℃, 22.5℃로 유리전이온도가 증가하는 경향을 보였다.

반면 HBA를 사용한 경우에는 친수성 모노머의 첨가량이 증가함에 따라 유리전이온도가 11.9℃, 10.5℃, 9.2℃, 7.6℃로 감소하는 경향을 보였다.

이상의 결과로부터 친수성 모노머로서 HEMA를 사용한 경우가 가장 높은 유리전이온도를 보였으며, HBA를 사용한 경우가 가장 낮은 유리전이온도를 보임을 알 수 있다.

일반적으로 인공수정체에 사용되는 고분자는 사람의 정상 체온인 약 37℃를 넘지 않는 유리전이온도를 갖도록 선택되어야 한다. 37℃를 초과하는 유리전이온도를 갖는 고분자는 정상 체온에서 접혀지지 않거나 펼쳐지지 않아 접을 수 있는 연성 인공수정체로 사용하는데 적합하지 않다.

이러한 면에서 본 발명에서 검토한 4가지 종류의 친수성 모노머를 사용해 제조한 인공수정체는 모두 정상 체온 이하의 유리전이온도를 보여 연성 인공수정체로의 사용에 적합한 것으로 판단된다.

2. 소수성 모노머의 종류 변화 효과

[표 2]는 친수성 모노머로 HEA를 사용하고 소수성 모노머의 종류를 변화시켜 제조된 인공수정체의 배합 비율(Unti:%)로서, 본 발명에서는 친수성 모노머로 HEA를 사용하고 소수성 모노머로 2-phenoxyethyl acrylate(POEA)와 benzyl acrylate(BA)를 각각 사용하여 인공수정체를 제조 시 소수성 모노머의 종류가 인공수정체의 물성에 미치는 영향을 살펴보았다.

Sample code	POEA	BA	HEA	EGDMA
POEA	95	-	-	5
POEA-1	93	-	2
POEA-2	86	-	9
POEA-3	79	-	16
POEA-4	73	-	22
BA	-	95	-
BA-1	-	93	2
BA-2	-	86	9
BA-3	-	79	16
BA-4	-	73	22

도 10은 소수성 모노머의 종류 및 첨가량 변화가 제조된 인공수정체의 반짝임 변성에 미치는 영향을 현미경 사진으로 나타낸 결과이다.

친수성 모노머를 첨가하지 않고 소수성 모노머인 POEA 만을 사용해 제조한 시료는 1㎟당 1,397개의 반짝임 변성을 나타내었으나, 소수성 모노머인 BA 만으로 제조한 시료는 1㎟당 945개의 반짝임 변성을 나타내 POEA를 사용한 시료보다 반짝임 변성의 형성이 억제되었다.

또한, 친수성 모노머인 HEA의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 소수성 모노머로 POEA를 사용한 경우에는 1㎟당 각각 625개, 386개, 105개, 84개의 반짝임 변성을 보였다.

한편 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우에는 친수성 모노머인 HEA의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 1㎟당 각각 477개, 253개, 66개, 24개의 반짝임 변성을 보였다.

이때 모든 경우에서 친수성 모노머의 첨가량이 증가함에 따라 반짝임 변성이 감소되었는데, 이는 친수성 모노머 중의 하이드록시기(-OH)의 증가에 의해 물 분자의 확산이 유도되므로 인공수정체 내의 미세공포의 형성이 감소되기 때문으로 판단된다.

또한, 소수성 모노머로 POEA를 사용한 경우 보다는 BA를 사용한 경우가 반짝임 변성을 억제하는데 더 효과적임을 알 수 있었다.

도 11은 소수성 모노머로 BA를 사용 시 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따라 제조된 인공수정체의 가시광선 투과도의 변화를 나타낸 결과로, 친수성 모노머의 함량에 관계없이 모든 시료에서 90% 이상의 우수한 투과율을 보였다.

도 12는 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따른 함수율의 변화를 나타낸 결과로, HEA의 첨가량이 0%, 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 소수성 모노머로 POEA를 사용한 경우에는 함수율이 각각 0.89%, 1.14%, 1.46%, 1.88%, 2.47%로 증가하는 경향을 보였으며, 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우에도 역시 0.76%, 0.92%, 1.15%, 1.78%, 2.45%으로 HEA 첨가량 증가에 따라 함수율이 증가하는 경향을 보였다.

이는 친수성 모노머의 첨가량이 증가함에 따라 모노머 중의 하이드록시기(-OH)가 증가함에 따라 함수율이 증가하는 것으로 판단되며, 같은 함량에서는 소수성 모노머로 POEA를 사용한 경우가 BA를 사용한 경우보다 높은 함수율을 보였다.

도 13은 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따른 굴절률의 변화를 나타낸 결과이다. 소수성 모노머로 POEA를 사용한 경우에서는 HEA의 첨가량이 0%, 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 각각 1.555, 1.550, 1.546, 1.540, 1.536의 굴절률을 나타내었으며, 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우에서는 각각 1.562, 1.559, 1.555, 1.548, 1.544의 굴절률을 보였다.

모든 경우에 있어 친수성 모노머의 첨가량이 증가함에 따라 굴절률이 감소하는 경향을 보여, 함수율과 반비례의 경향을 보였다. 한편 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우가 POEA를 사용한 경우보다 같은 친수성 모노머 함량에서 더 높은 굴절률을 보여 더 얇은 두께의 인공수정체의 제조가 가능한 것으로 판단된다.

본 발명에서는 소수성 아크릴 인공수정체에서 나타나는 단점인 반짝임 변성을 감소시키고자 소수성 아크릴 모노머에 다양한 종류의 친수성 아크릴 모노머를 첨가하여 혼합한 후 열 경화시켜 소수성 아크릴 인공수정체를 제조하였으며, 이 과정 중 친수성 모노머 및 소수성 모노머의 종류 및 첨가량 변화가 제조된 인공수정체의 물성에 미치는 영향을 확인하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

(1) 소수성 모노머로 POEA를 사용하고 다양한 종류의(HEA, HPA, HBA, HEMA) 친수성 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체를 제조 시 모든 경우에서 친수성 모노머의 함량이 증가함에 따라 반짝임 변성이 크게 감소하였으며, 같은 함량의 경우에서는 HEMA를 사용한 경우가 가장 낮은 반짝임 변성을 나타내었으며, HPA가 가장 높은 반짝임 변성을 나타내었다.

(2) 소수성 모노머로 POEA를 사용하고 다양한 종류의 친수성 모노머를 사용하여 소수성 아크릴 인공수정체를 제조 시 친수성 단량체의 종류와 첨가량에 상관없이 모든 시료에서 90% 이상의 높은 투과율을 보였다.

(3) 소수성 모노머로 POEA를 사용하고 친수성 모노머의 종류를 다양하게 변화시켜 제조한 인공수정체의 굴절률은 친수성 모노머의 첨가량이 증가함에 따라 감소하였다. 같은 친수성 모노머의 함량에서는 HBA를 사용한 경우가 가장 높은 굴절률을 보였으며, HEMA를 사용한 경우가 가장 낮은 굴절률을 보였다.

(4) 친수성 모노머인 HEA의 첨가량이 2%, 9%, 16%, 22%로 증가함에 따라 소수성 모노머로 POEA를 사용한 경우에는 각각 625개, 386개, 105개, 84개의 반짝임 변성을 보였다. 한편 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우에는 친수성 모노머인 HEA의 첨가량이 증가함에 따라 각각 477개, 253개, 66개, 24개의 반짝임 변성을 보였다. 이로부터 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우가 POEA를 사용한 경우 보다 반짝임 변성을 억제하는데 더 효과적임을 알 수 있었다.

(5) 친수성 모노머인 HEA의 첨가량 변화에 따른 굴절률의 변화를 측정한 결과 소수성 모노머로 BA를 사용한 경우가 POEA를 사용한 경우보다 같은 친수성 모노머 함량에서 더 높은 굴절률을 보이므로 더 얇은 두께의 인공수정체의 제조가 가능한 것으로 판단된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims

a) 소수성 모노머로 2-하이드록시에틸 메트아크릴산 100 중량부에 대하여, 2-하이드록시에틸 아크릴산(2-hydroxyethyl acrylate, HEA)과 하이드록시프로필 아크릴산(hydroxypropyl acrylate, HPA)과 4-하이드록시부틸 아크릴산(4-hydroxybutyl acrylate, HBA)과 2-하이드록시에틸 메트아크릴산(2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA) 중에서 선택되는 친수성 모노머 2 내지 30중량부를 혼합한 제1혼합액을 만드는 단계;
b) 상기 제1혼합액과 가교제의 비율을 각각 94:6 내지 96:4의 비율로 혼합하고 상기 가교제의 비율 대비 9~11%의 중합개시제를 혼합하여 제2혼합액을 만드는 단계;
c) 상기 제2혼합액을 몰드에 넣어 열중합 시킨 후 몰드에서 제거하여 인공수정체를 제조하는 단계; 포함하는 것을 특징으로 하는 인공수정체의 제조방법.
제1항에 있어서,
d) 몰드에서 제거된 인공수정체를 인산완충식염수(phosphate buffer saline, PBS)에 보관하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공수정체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 c) 단계는,
90 ~ 110℃의 온도조건의 건조기 내에서 2 내지 4시간 열중합하는 것을 특징으로 하는 인공수정체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 가교제는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethylacrlyate, EGDMA)인 것을 특징으로 하는 인공수정체의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 중합개시제는 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2-azobisisobutyronitrile, AIBN)인 것을 특징으로 하는 인공수정체의 제조방법.