KR20240021401A - 광가교제 없이 3d 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물에 관한 것으로, 씨실트 추출물(peloid) 0.1 내지 90 중량부, 실트 추출물 0.1 내지 90 중량부, 순지트(풀러렌) 추출물 0.1 내지 90 중량부, 고령토 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 벌왕두 추출물 0.1 내지 90 중량부를 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 높은 안전성, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물 활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과가 있어, 세포재생 촉진 활성화 물질, 여러 형태의 피부 접촉 또는 비접촉 제품군, 인공 장기, 인공 피부, 인공 뼈, 인공 관절, 인공 근육, 화상치료 부목 등의 다양한 형태로 활용될 수 있다.
본 발명에 따른 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 높은 안전성, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물 활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과가 있어, 세포재생 촉진 활성화 물질, 여러 형태의 피부 접촉 또는 비접촉 제품군, 인공 장기, 인공 피부, 인공 뼈, 인공 관절, 인공 근육, 화상치료 부목 등의 다양한 형태로 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 바이오잉크 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펠로이드 기반으로 구성되어 인체에 유해한 화학 물질을 함유하여 생체 독성을 유발할 수 있는 광가교제 없이도 3D 프린팅을 할 수 있도록 조성되는 바이오잉크 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 바이오잉크(Bio-ink)란 세포나 단백질 같은 유기물을 부드러운 물성의 재료로 겔(gel)화시켜 물체를 입체적으로 출력하는 장치인 3D 프린터를 이용해 출력할 수 있는 잉크를 의미한다.
이때, 바이오잉크는 주로 젤라틴, 피브린, 알긴산, 콜라겐 등과 같은 물성의 재료를 이온 가교(Ionic Cross-Linking), 공유 가교(Covalent Cross-Linking), 광 가교(Photo Cross-Linking) 등의 방법으로 가교시켜 물성을 조절한다.
이 중, 광 가교는 부드럽고 유동성이 뛰어난 점탄성의 하이드로겔(Hydrogel)을 생성할 수 있고, 이 광 가교에 의한 하이드로겔은 눈, 귀 그리고 폐와 같은 외과적 수술로 접근하기 어려운 부위에 적합하게 이용될 수 있기 때문에, 최근 의학 분야에서 주목받으며 가장 활발하게 연구되고 있다.
이러한 장점에도 불구하고, 광 가교를 위해 사용하는 광가교제는 인체에 유해한 화학 물질을 함유하고 있기 때문에 생체 독성을 유발할 수 있는 단점이 있어 바이오잉크에서의 광가교제의 사용에 있어 주의가 필요하다.
이 때문에, 한국공개특허 제10-2020-0012723호 ‘광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 세리신 기반 바이오잉크 조성물’에서 광가교제 없는 바이오잉크 조성물을 개시하기도 하였으나, 이러한 광가교제 없는 바이오잉크 조성물에 대한 연구는 미미한 실정이다.
따라서, 인체에 유해할 수 있는 광가교제 없이 높은 안전성을 나타내면서도, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물 활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과가 뛰어난 바이오잉크에 대해 연구를 수행할 필요가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광가교제 없이도 3D 프린팅을 할 수 있도록 구성되어, 높은 안전성, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물 활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과가 뛰어난 펠로이드 기반의 바이오잉크 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 씨실트 추출물(peloid) 0.1 내지 90 중량부, 실트 추출물 0.1 내지 90 중량부, 순지트(풀러렌) 추출물 0.1 내지 90 중량부, 고령토 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 벌왕두 추출물 0.1 내지 90 중량부를 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물을 제공한다.
또한, 상기 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 고삼 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 등대풀 추출물 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 감람석 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 규조토 추출물 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물을 더 함유하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 마이크로피브릴화 셀룰로오스 0.1 내지 90 중량부 및 펙틴 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 붕사 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하여 구성될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 인체에 유해한 화학 물질을 함유하고 있어 생체 독성을 유발할 수 있는 광가교제 없이도 3D 프린팅이 가능하고, 높은 안전성, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물 활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과를 나타낼 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 세포재생 촉진 활성화 물질, 여러 형태의 피부 접촉 또는 비접촉 제품군, 인공 장기, 인공 피부, 인공 뼈, 인공 관절, 인공 근육, 화상치료 부목 등의 다양한 형태로 활용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물(이하 ‘바이오잉크 조성물’이라 함)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은 씨실트 추출물(peloid), 실트 추출물, 순지트(풀러렌) 추출물, 고령토 추출물, 벌왕두 추출물을 함유한다.
바람직하게는, 바이오잉크 조성물은 씨실트 추출물(peloid) 0.1 내지 90 중량부와, 실트 추출물 0.1 내지 90 중량부와, 순지트(풀러렌) 추출물 0.1 내지 90 중량부와, 고령토 추출물 0.1 내지 90 중량부와, 벌왕두 추출물 0.1 내지 90 중량부를 함유할 수 있다.
여기서, 씨실트 추출물(peloid)은 씨실트(sea silt) 즉, 바다에서 채취한 머드로부터 추출한 추출물로서, 상업화된 제품을 구입하여 이용하거나, 씨실트 분말로부터 추출하여 이용할 수 있다. 가령, 씨실트 분말은 정제수와 1:10의 중량비로 혼합하여 1 내지 3시간 동안 교반한 다음 실온에서 24시간 정치시킨 후 여과지로 여과하여 씨실트 추출물로 얻을 수 있으나, 추출 방식은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
씨실트 추출물은 옴, 습진, 피부병 치료, 항 풍습작용에 의한 외부 치료에 유용하고, 신경 계통 안정, 심장을 편안하게 하며 어지러움, 두통, 귀울림, 귀머거리치료, 해독작용, 살충작용, 생기회복에 효과적이다. 또한, 씨실트 추출물은 피부 삼투압 조절, 수분균형유지, 피부피지노폐물제거, 혈액순환을 원활하게 한다.
이러한 씨실트 추출물은 본 발명의 바이오잉크 조성물에 상기 설명된 효능과 함께 점성을 제공할 수 있다.
실트 추출물은 육상에서 채취한 머드로부터 추출한 추출물로서, 상업화된 제품을 구입하여 이용하거나, 실트 분말로부터 추출하여 이용할 수 있다. 가령, 실트 분말은 정제수와 1:10의 중량비로 혼합하여 1 내지 3시간 동안 교반한 다음 실온에서 24시간 정치시킨 후 여과지로 여과하여 실트 추출물을 얻을 수 있으나, 추출 방식은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
실트 추출물은 혈액과 림프순환을 원활하게 하여 염증이 번지는 것을 막고, 항균 효능이 있어 몸에 해로운 균을 잡아먹는 다른 균들을 배양시켜 염증성 분해물을 제거한다. 또한, 실트 추출물은, 아토피 피부질환의 증상을 완화하고 치유하며, 피부의 수분조절과 진정작용을 도와 피부염 증상을 개선시킨다.
이러한 실트 추출물은 본 발명의 바이오잉크 조성물에 상기 설명된 효능과 함께 점성을 제공할 수 있다.
순지트(풀러렌) 추출물은, 풀러렌 분말을 정제수와 혼합한 후 24시간 정치시킨 다음 여과지로 여과하여 얻을 수 있다. 여기서, 풀러렌은 탄소원자가 축구공 모양 또는 깎은 정이십면체처럼 배열 결합된 완전 구형화합물로 속이 빈 분자성 물질이다.
순지트(풀러렌) 추출물은, 상기 풀러렌 분말로부터 추출할 수도 있으나, 한편으론 규산염(SiO2)과 풀러렌(C60)을 주성분으로 하는 순지트 원석으로부터 추출할 수도 있다.
이러한 순지트 추출물은, 주름과 발진 감소, 피부 탄력 강화와 함께, 신장, 간 및 담낭 질환에 도움이 되고, 가슴 앓이 완화, 소화 기관, 뼈와 근육 시스템 및 신경계의 질환에도 도움을 준다. 또한, 순지트 추출물은, 알레르기 반응을 감소시키고 신체리듬을 향상시키는 효능이 있다.
고령토 추출물은, 고령토 분말을 정제수와 혼합한 후 24시간 정치시킨 다음 여과지로 여과하여 얻을 수 있다. 고령토는 알루미늄의 수분을 포함한 규산염 광물로 점토 광물의 한 종류인 카올리나이트(kaolinite)나, 알루미늄과 실리콘의 비가 1:1인 규산알루미늄 점토광물인 할로이사이트(Halloysite), 나크라이트(nacrite), 딕카이트(dickite) 등의 산출형태로 나타나는 점토이다.
이러한 고령토로부터 추출된 고령토 추출물은, 본 발명의 바이오잉크 조성물에 강한 살균력과 항균작용의 효능과 더불어 점성을 제공할 수 있다.
벌왕두 추출물은 벌왕두(Vicia pallida)의 잎, 꽃, 뿌리, 줄기, 가지, 껍질 및 종자 등과 같은 다양한 기관 또는 부분으로 추출할 수 있다.
여기서, 벌왕두는 덩굴성 여러해살이풀로서, 벌왕두 추출물은 벌왕두에 추출용매를 가해 다양한 방법으로 추출할 수 있다. 가령, 추출용매를 가하여 열수추출, 냉침 또는 온침 추출할 수 있고, 이 경우 벌왕두에 대하여 추출용매를 중량비로 2 내지 20배 가하여 혼합한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 24시간 동안 추출할 수 있다.
또한, 추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올로 메탄올, 에탄올 등을 이용할 수 있고, 다가 알코올로 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 펜틸렌글리콜 등을 이용할 수 있다. 그리고 혼합물로는 물 및 저급 알코올의 혼합물, 물 및 다가 알코올의 혼합물, 저급 알코올 및 다가 알코올의 혼합물, 또는 물 및 저급알코올 및 다가 알코올의 혼합물을 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 바이오잉크 조성물은, 고삼 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 등대풀 추출물 0.1 내지 90 중량부를 더 함유할 수 있다.
여기서, 고삼은 콩과의 여러해살이풀로서, 고삼 추출물은 고삼에 추출용매를 가해 다양한 방법으로 추출할 수 있다. 가령, 추출용매를 가하여 열수추출, 냉침 또는 온침 추출할 수 있고, 이 경우 고삼에 대하여 추출용매를 중량비로 2 내지 20배 가하여 혼합한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 24시간 동안 추출할 수 있다.
또한, 등대풀은 대극과에 속하는 두해살이풀로서, 등대풀 추출물은 등대풀에 추출용매를 가해 다양한 방법으로 추출할 수 있다. 가령, 추출용매를 가하여 열수추출, 냉침 또는 온침 추출할 수 있고, 이 경우 등대풀에 대하여 추출용매를 중량비로 2 내지 20배 가하여 혼합한 후 10 내지 150℃에서 1 내지 24시간 동안 추출할 수 있다.
또한, 상기 고삼 추출물 또는 등대풀 추출물의 추출용매로 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 다가 알코올 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있으며, 이들의 예시는 벌왕두 추출물에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 바이오잉크 조성물은, 감람석 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 규조토 추출물 0.1 내지 90 중량부를 더 함유할 수 있다.
감람석 추출물은 감람석 분말을 정제수와 혼합한 후 24시간 정치시킨 다음 여과지로 여과하여 얻을 수 있고, 규조토 추출물은 규조토 분말을 정제수와 혼합한 후 24시간 정치시킨 다음 여과지로 여과하여 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 바이오잉크 조성물은, 마이크로피브릴화 셀룰로오스 0.1 내지 90 중량부 및 펙틴 0.1 내지 90 중량부를 더 함유할 수 있다.
여기서, 마이크로피브릴화 셀룰로오스(MFC; Microfibrillated cellulose)는 셀룰로오스소섬유로 구성된 3차원 물질로 나노미터의 크기의 직경과 마이크로미터 크기의 길이를 가진 섬유로서, 재활용 및 생분해가 가능하고 인체 및 환경에 무해한 친환경 소재이다.
또한, 마이크로피브릴화 셀룰로오스(MFC)는, 표면적이 높아 반응성과 보수율이 뛰어나고, 친수성 물질에 대한 강한 응집력과 분산력을 보여주며, pH, 염, 온도 등에 저항성을 가지며 전단 박하 현상(shear thinning)과 요변성(thixotropic)을 지녀 가공이 용이하다.
펙틴은 갈락토스의 산화물인 갈락튜론산이 주성분인 다당류로서, 과일이나 채소, 씨앗 등으로부터 추출할 수 있으며, 본 발명의 바이오잉크 조성물의 점도를 증진시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 바이오잉크 조성물은, 상기와 같은 마이크로피브릴화 셀룰로오스 및 펙틴을 더 함유함에 있어, 붕사 0.1 내지 90 중량부를 더 함유할 수도 있다. 여기서, 붕사는 바이오잉크 조성물의 물리적 가교제 역할을 하는 것으로, 화학 물질을 함유하는 광가교제를 이용하거나 화학적 가교를 수행하는 것과는 명확히 구분되는 것이다.
상술한 본 발명의 바이오잉크 조성물은, 펠로이드 기반으로 펠로이드 기반으로 구성되어 인체에 유해한 화학 물질을 함유하여 생체 독성을 유발할 수 있는 광가교제 없이도 3D 프린팅을 할 수 있도록 조성되기 때문에, 높은 안전성을 지닌다. 더불어, 세포적합성, 기계적 물성 및 생물 활성이 우수하여 조직재생 및 상처 치료 촉진 효과도 나타낼 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물은, 세포재생 촉진 활성화 물질, 여러 형태의 피부 접촉 또는 비접촉 제품군, 인공 장기, 인공 피부, 인공 뼈, 인공 관절, 인공 근육, 화상치료 부목 등의 다양한 형태로 활용될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (5)
- 씨실트 추출물(peloid) 0.1 내지 90 중량부, 실트 추출물 0.1 내지 90 중량부, 순지트(풀러렌) 추출물 0.1 내지 90 중량부, 고령토 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 벌왕두 추출물 0.1 내지 90 중량부를 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물
- 제 1 항에 있어서,
고삼 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 등대풀 추출물 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물
- 제 1 항에 있어서,
감람석 추출물 0.1 내지 90 중량부 및 규조토 추출물 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물
- 제 1 항에 있어서,
마이크로피브릴화 셀룰로오스 0.1 내지 90 중량부 및 펙틴 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물
- 제 4 항에 있어서,
붕사 0.1 내지 90 중량부를 더 함유하는 광가교제 없이 3D 프린팅할 수 있는 펠로이드 기반 바이오잉크 조성물
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