KR101395452B1 - Method for producing Poly(ε-carprolactone) polymer/bioactive glass microspheres and thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (생체활성유리 구형입자 및 생체고분자를 포함하는 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체는 우수한 기계적 물성과 생물학적 특성을 가지므로, 뼈 조직 공학의 다양한 영역에서 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a biopolymer / bioactive glass spherical particle composite comprising a bioactive glass spherical particle and a biopolymer.
The biopolymer / bioactive glass spherical particle composite according to the present invention has excellent mechanical properties and biological properties and thus can be used in various fields of bone tissue engineering.

Description

폴리카프로락톤 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법 및 그에 의해 제조된 복합체{Method for producing Poly(ε-carprolactone) polymer/bioactive glass microspheres and thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polycaprolactone biopolymer / bioactive glass spherical particle composite,

본 발명은 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체 및 상기 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a biopolymer / bioactive glass spherical particle composite and a method for producing the biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.

생분해성 합성 고분자는 우수한 생체적합성과 생분해성 등의 특성으로 현재 뼈 조직 공학 분야에서 지지체를 만드는데 다양하게 사용되는 소재로서, 다양한 의료분야 및 뼈 조직 공학 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 상기 생분해성 합성 고분자는 기계적 물성과 생분해성을 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있지만, 초기 분해 동안 생체적합성이나 기계적 물성 측면에서 어느 정도의 한계를 가지고 있다. 따라서 뼈 조직 공학 분야에서 이러한 한계점을 해결하기 위하여 많은 연구들이 개발되었다. Biodegradable synthetic polymers are widely used in various medical fields and bone tissue engineering fields because they have excellent biocompatibility and biodegradability and are widely used for making supports in the field of bone tissue engineering. The biodegradable synthetic polymer has the advantage of being able to control mechanical properties and biodegradability, but has some limitations in terms of biocompatibility and mechanical properties during initial degradation. Therefore, many studies have been developed to solve these limitations in bone tissue engineering.

최근, 생분해성 합성 고분자의 단점을 보완하기 위해 유기물/무기물 복합체를 제조하는 방법이 계속적으로 연구되고 있다. 유기물/무기물 복합체는 생분해성 합성 고분자가 가지는 낮은 강성도(Stiffness), 제한된 생체활성도(limited bioactivity) 및 소수성(hydrophobic nature)등의 단점을 보완하기 위해 생분해성 합성 고분자에 생체활성도가 높은 무기물을 합성한 복합체이다. 상기 유기물/무기물 복합체의 구조는 생체 뼈의 구조와 흡사하기 때문에, 뼈 조직 공학 분야에서 뼈 조직 재생에 유용할 것으로 기대되며, 현재 다양하게 연구하고 있다[문헌1].Recently, a method of preparing an organic / inorganic composite has been continuously studied in order to overcome the disadvantages of the biodegradable synthetic polymer. In order to overcome the disadvantages of low stiffness, limited bioactivity and hydrophobic nature of the biodegradable synthetic polymer, the organic / inorganic composite is prepared by synthesizing a biologically active inorganic material with biodegradable synthetic polymer Complex. Since the structure of the organic / inorganic composite is similar to the structure of a living bone, it is expected to be useful for bone tissue regeneration in the field of bone tissue engineering and has been variously studied at present.

유기물/무기물 복합체는 유기물에 해당하는 폴리카프로락톤((Poly(ε-carprolactone); PCL), 폴리락틱애씨드(Polylactic-acid; PLA) 또는 폴리락틱글리코릭애씨드(Poly(D,L-lactic-co-glycolic acid); PLGA)등의 다양한 생체흡수 고분자들과 콜라겐(Collagen) 또는 수산화인회석(Hydroxyapatite) 등의 무기물이 혼합되어있는 복합체로, 나노단위에서 상기 유기물과 무기물이 일정하게 구조화 되어있으므로 우수한 기계적 특성을 얻을 수 있다. 특히, 유기물/무기물 복합체의 기계적 물성과 생물학적 특성은 복합체 내의 무기물 입자 함량뿐만 아니라, 화학적 조성이나 형태와 같은 무기물 입자의 고유한 특성에 크게 영향을 받는다[문헌2,3].The organic / inorganic composite is composed of an organic material such as polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA) or poly (L, L-lactic-co -Glycolic acid (PLGA)) and inorganic materials such as collagen or hydroxyapatite. Since the organic matter and inorganic matter are uniformly structured in the nano unit, excellent mechanical In particular, the mechanical and biological properties of organic / inorganic composites are strongly influenced not only by the inorganic particle content in the composite, but also by the inherent characteristics of inorganic particles such as chemical composition and morphology [2, 3] .

본 발명에서 무기물로 사용되는 생체활성유리는 인체의 뼈 조직이나 연조직을 대체하기 위해 체내에 매식되는 소재로서, 우수한 생체활성도(bioactivity)와 생체흡수성(biodegradability)을 가지고 있어 다양한 의료분야에서 사용되고 있다. 생체활성유리는 우수한 생체활성도, 생체흡수성, 골전도성 및 골유도성 등의 장점을 가지고 있기 때문에, 골 형성반응을 유리하게 하고, 골 형성 활성도뿐만 아니라 생체적합도의 증가를 가능하게 한다. 이러한 생체활성유리를 고분자 기반에 강화용으로 사용하는 경우, 생물학적 특성의 향상과 함께 기계적 물성의 향상까지 가지고 올 수 있다[문헌4,5].The bioactive glass used as an inorganic material in the present invention is a material immersed in the body to replace bone tissue or soft tissues of the human body and has excellent bioactivity and biodegradability and is used in various medical fields. Since bioactive glass has advantages such as superior bioactivity, bioabsorbability, bone conduction and osseointegration, it makes the osteogenic reaction favorable and enables the biocompatibility as well as osteogenesis activity to be increased. When such a bioactive glass is used for reinforcing on a polymer base, it can bring about improvements in biological properties as well as improvement in mechanical properties [4, 5].

이와 같이 유기물/무기물 복합체를 제조하는 시도들 중, 고분자 폴리카프로락톤 기반에 생체활성유리 구형입자를 강화용으로 이용한 방법은 개발되지 않았다. 고분자 폴리카프로락톤 기반에 생체활성유리 구형입자를 강화용으로 이용한 경우, 불규칙 입자를 강화용으로 이용한 경우보다 생체활성유리 구형의 형태가 유기물/무기물 복합체의 기계적 물성과 생물학적 특성의 더 높은 향상을 가지고 올 것으로 예상된다.Among the attempts to manufacture the organic / inorganic composite, there has not been developed a method of using bioactive glass spherical particles for reinforcing the polymeric polycaprolactone base. When bioactive glass spherical particles are used for reinforcing the polymeric polycaprolactone base, the morphology of the bioactive glass spheres has a higher improvement in the mechanical properties and biological properties of the organic / inorganic composite than in the case of using irregular particles for reinforcement It is expected to come.

따라서, 순수한 PCL 고분자의 기계적 물성 및 생물학적 특성을 향상시키기 위해서는, 생체활성유리 구형입자가 균일하게 분포된 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체를 제조할 수 있는 신기술의 개발이 필요하다.
Therefore, in order to improve the mechanical properties and biological properties of pure PCL polymers, it is necessary to develop new technologies capable of producing PCL / bioactive glass spherical particle composites in which bioactive glass spherical particles are uniformly distributed.

[문헌1] K. Rezwan, Q. Z. Chen, J. J. Blaker and A. R. Boccaccini, “Biodegradable and bioactive porous polymer/inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering.” Biomaterials, 27[18] 3413-3431 (2006).[1] K. Rezwan, Q. Z. Chen, J. J. Blaker and A. R. Boccaccini, "Biodegradable and bioactive porous polymer / inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering." Biomaterials, 27 [18] 3413-3431 (2006). [문헌2] R.K Roeder, Sproul M.M and C.H. Turner, “Hydroxyapatite whiskers provide improved mechanical properties in reinforced polymer composites.” J.Biomed. Mater. Res., 67A[3]801-8122003.[Literature 2] R. K Roeder, Sproul M. M. and C.H. Turner, "Hydroxyapatite whiskers provide improved mechanical properties in reinforced polymer composites." J. Biomed. Mater. Res., 67A [3] 801-8122003. [문헌3] R.J. Kane, G.L. Converse and R.K. Roeder, “Effects of the reinforcement morphology on the fatigue properties of hydroxyapatite reinforced polymers.” J.Mech. Behav. Biomed. Mater., 1[3]261-268(2008).[Document 3] R.J. Kane, G.L. Converse and R.K. Roeder, " Effects of the reinforcement morphology on the fatigue properties of hydroxyapatite reinforced polymers. &Quot; Behav. Biomed. Mater., 1 [3] 261-268 (2008). [문헌4] J. Zhong and D.C. Greenspan, “Processing and properties of sol-gel bioactive glasses” J. Biomed. Mater. Res.,53[6]694-701(2000).[Document 4] J. Zhong and D.C. Greenspan, " Processing and properties of sol-gel bioactive glasses " J. Biomed. Mater. Res., 53 [6] 694-701 (2000). [문헌5] X. Li, J. Shi, X. Dong, L. Zhang and H Zeng, “A mesoporous bioactive glass/polycaprolactone composite scaffolds and its bioactivity behavior.” J. Biomed. Mater. Res., 84A[1] 84-91(2008).[Literature 5] X. Li, J. Shi, X. Dong, L. Zhang and H Zeng, "A mesoporous bioactive glass / polycaprolactone composite scaffolds and its bioactivity behavior" J. Biomed. Mater. Res., 84A [1] 84-91 (2008).

본 발명은 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체를 제공한다.The present invention provides a biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.

또한, 본 발명은 상기 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체를 제조하는 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for producing the above-mentioned biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.

본 발명은 생체활성유리 구형입자 및 생체고분자를 포함하는 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a biopolymer / bioactive glass spherical particle composite comprising a bioactive glass spherical particle and a biopolymer.

본 발명에서 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체는 기공율이 11 내지 19%로, 일반적인 생체고분자, 특히 폴리카프로락톤에 비해 최대 9 내지 10 배 가량 우수한 값을 가진다. In the present invention, the biopolymer / bioactive glass spherical particle composite has a porosity of 11 to 19%, which is about 9 to 10 times higher than that of general biopolymers, especially polycaprolactone.

기계적 물성의 측면에서 보았을 때, 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체 내에서 생체활성유리 구형입자의 함량이 증가함에 따라, 최대인장강도(Ultimate tensile strength)의 감소, 탄성계수(elastic modulus)의 증가 및 파괴변형도(strain at failure)의 감소를 가져오며, 강화용으로 생체활성유리 구형입자를 사용하는 경우 생체활성유리 불규칙 입자를 사용하는 경우보다 우수한 기계적 물성을 갖는다.From the viewpoint of mechanical properties, as the content of bioactive glass spherical particles increases in biopolymer / bioactive glass spherical particle composites, the ultimate tensile strength is decreased, the elastic modulus is increased And strain at failure, and when bioactive glass spherical particles are used for reinforcing, they have better mechanical properties than those using bioactive glass irregular particles.

또한, 본 발명의 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체에서 생체활성유리 구형입자의 함량 증가에 따라, 친수성 및 물 흡수력이 증가하며, 생체유사용액 광화 실험에서 우수한 생물학적 특성을 갖는다.
In addition, in the biopolymer / bioactive glass spherical particle composite of the present invention, the hydrophilic property and the water absorption power are increased with the increase of the content of the spherical particles of the bioactive glass, and they have excellent biological properties in bioequivalence solution mineralization experiment.

본 발명에 따른 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체는 생체활성유리 구형입자 및 생체고분자를 포함한다. The biopolymer / bioactive glass spherical particle composite according to the present invention includes spherical bioactive glass particles and a biopolymer.

상기 생체활성유리는 테트라에틸오쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate, TEOS), 트리에틸포스페이트(triethyl phosphate, TEP) 및 질산칼슘(calcium nitrate)의 혼합물일 수 있다.The bioactive glass may be a mixture of tetraethyl orthosilicate (TEOS), triethyl phosphate (TEP), and calcium nitrate.

또한, 생체고분자는 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락틱애씨드(PLA) 또는 폴리락틱글리코릭애씨드(PLGA)일 수 있으며, 바람직하게는 폴리카프로락톤일 수 있다.
In addition, the biopolymer may be polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), or polylactic glycolic acid (PLGA), preferably polycaprolactone.

본 발명에 따른 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 본 발명에서는 생체활성유리 구형입자 및 생체고분자를 용매에 혼합하여 복합 슬러리를 제조한 뒤, 상기 복합 슬러리 중의 용매를 제거하는 과정을 통해 구형입자 복합체를 제조할 수 있다. The method for producing the biopolymer / bioactive glass spherical particle composite according to the present invention is not particularly limited. In the present invention, the bioactive glass spherical particles and the biopolymer are mixed in a solvent to prepare a composite slurry, The spherical particle complex can be prepared through the process of removing the solvent.

본 발명에서 생체활성유리 구형입자는 시중에 시판되는 제품을 사용하거나, 실험실 등에서 제조하여 사용할 수 있다. In the present invention, the bioactive glass spherical particles can be used either commercially available products or manufactured in a laboratory or the like.

본 발명에서 생체활성유리 구형입자를 제조할 경우, 상기 생체활성유리 구형입자는 생체활성유리 및 폴리에틸렌글리콜을 혼합하여 생체활성유리 졸을 제조한 뒤, 상기 생체활성유리 졸을 젤화 및 열처리하는 과정을 통해 제조할 수 있다. In the present invention, when the bioactive glass spherical particles are produced, the bioactive glass spherical particles are prepared by mixing a bioactive glass and polyethylene glycol to prepare a bioactive glass sol, and then gelating and heat treating the bioactive glass sol ≪ / RTI >

여기서, 생체활성유리는 생체활성유리 구형입자의 원료가 되는 물질이며, 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 템플레이트 역할을 수행한다. Here, the bioactive glass is a raw material of spherical particles of bioactive glass, and polyethylene glycol (PEG) serves as a template.

상기 생체활성유리로는 앞에서 전술한 바와 같이, 테트라에틸오쏘실리케이트(tetraethyl orthosilicate, TEOS), 트리에틸포스페이트(triethyl phosphate, TEP) 및 질산칼슘(calcium nitrate)의 혼합물을 사용할 수 있다. As the bioactive glass, a mixture of tetraethyl orthosilicate (TEOS), triethyl phosphate (TEP) and calcium nitrate may be used as described above.

생체활성유리 졸은 구체적으로, 생체활성유리 및 폴리에틸렌글리콜을 혼합하여 원료물질을 제조한 뒤, 상기 원료물질을 용매에 첨가하는 방법으로 제조할 수 있다. 이때, 용매는 물, 에탄올 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 원료물질의 용매로의 첨가는 30 분 간격으로 이루어지며, 첨가 후 1 내지 5 시간 동안 교반(특히, 자석교반)함으로써, 원료물질을 용매에 균일하게 분산시킬 수 있다. Specifically, the bioactive glass sol may be produced by mixing a bioactive glass and polyethylene glycol to prepare a raw material, and then adding the raw material to the solvent. At this time, the solvent may be water, ethanol or a mixture thereof. The addition of the raw material to the solvent is performed at intervals of 30 minutes, and the raw material can be uniformly dispersed in the solvent by stirring (particularly, by magnetic stirring) for 1 to 5 hours after the addition.

상기 방법에 의해 제조된 생체활성유리 졸은 산화규소, 산화칼슘 및 오산화인을 포함하며, 상기 산화규소, 산화칼슘 및 오산화인의 몰비는 60:25:15 내지 60:39:1일 수 있다. The bioactive glass sol prepared by the above method comprises silicon oxide, calcium oxide and phosphorus pentoxide, and the molar ratio of the silicon oxide, calcium oxide and phosphorus pentoxide may be 60:25:15 to 60: 39: 1.

본 발명에서 생체활성유리 졸의 젤화는 촉매제를 사용하여 수행할 수 있다.In the present invention, the gelation of the bioactive glass sol can be carried out using a catalyst.

대부분의 경우, 촉매제로는 산이나 염기를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 젤화 초기에 촉매제로 산을 사용하고, 그 후, 촉매제로 염기를 사용하여 젤화를 완료할 수 있다. 이때, 산으로는 염산을 사용하며, 염기로는 무수암모니아를 사용할 수 있다. In most cases, an acid or base can be used as the catalyst. In the present invention, an acid may be used as a catalyst in the early stage of gelation, and then the gelation may be completed using a base as a catalyst. At this time, hydrochloric acid is used as the acid, and anhydrous ammonia can be used as the base.

촉매제로 염산을 사용할 경우, 상기 염산은 생체활성물질 졸의 제조시 용매에 함께 첨가시킬 수 있다. When hydrochloric acid is used as the catalyst, the hydrochloric acid may be added together with the solvent in the production of the biologically active substance sol.

젤화는 50 내지 70℃에서 수행 된다.The gelation is carried out at 50 to 70 캜.

젤화가 완료되면, 폴리에틸렌글리콜이 템플레이트 역할을 하는 폴리에틸렌글리콜/생체활성유리 복합 구형입자가 형성된다. Upon completion of the gelation, a polyethylene glycol / bioactive glass composite spherical particle serving as a template of polyethylene glycol is formed.

본 발명에서는 젤화된 생체활성유리 졸, 즉, 폴리에틸렌글리콜/생체활성유리 복합 구형입자를 열처리하기 전에 상기 복합 구형입자를 건조 및 세척하는 과정을 추가로 수행할 수 있다. In the present invention, it is possible to further perform a process of drying and washing the complex spherical particles before heat treatment of the gelatinized bioactive glass sol, that is, the polyethylene glycol / bioactive glass composite spherical particles.

상기 건조는 40 내지 80℃에서 2 내지 6 시간 동안 수행할 수 있으며, 상기 세척은 에탄올 등을 사용하여 수행할 수 있다. The drying may be performed at 40 to 80 ° C for 2 to 6 hours, and the washing may be performed using ethanol or the like.

본 발명에서는 폴리에틸렌글리콜/생체활성유리 복합 구형입자를 열처리하여 템플레이트 역할을 하는 폴리에틸렌글리콜을 제거할 수 있다.In the present invention, the polyethylene glycol / bioactive glass composite spherical particles may be heat-treated to remove polyethylene glycol serving as a template.

상기 열처리는 2 내지 10℃/min의 속도로 500 내지 750℃까지 온도를 상승시킨 후, 1 내지 4 시간 동안 수행할 수 있다. 열처리 온도가 500℃ 미만에서는 템플레이트 역할을 하는 폴리에틸렌글리콜의 제거가 용이하지 않으며, 750℃를 초과하면, 생체활성유리가 세라믹으로 변형되어 화학적 조성이 변형될 우려가 있으므로, 500 내지 750℃, 바람직하게는 550 내지 650℃에서 열처리하는 것이 좋다.The heat treatment may be performed at a temperature of 500 to 750 ° C at a rate of 2 to 10 ° C / min and then for 1 to 4 hours. If the heat treatment temperature is less than 500 ° C, removal of the polyethylene glycol serving as a template is not easy. If the temperature exceeds 750 ° C, the bioactive glass may be deformed into ceramic and the chemical composition may be deformed. Is preferably subjected to heat treatment at 550 to 650 占 폚.

상기 과정을 통해 생체활성유리 구형입자가 제조된다. Through the above process, bioactive glass spherical particles are produced.

본 발명의 복합 슬러리에서 생체활성유리 구형입자의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 생체고분자의 전체 중량에 대하여 5 내지 40 중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 범위에서 제조되는 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 물성이 우수하다. 생체활성유리 구형입자과 과량으로 첨가되면, 잘 부서지는 성질(brittle)을 가질 우려가 있다.
The content of the bioactive glass spherical particles in the complex slurry of the present invention is not particularly limited and may be 5 to 40 parts by weight based on the total weight of the biopolymer. The physical properties of the biopolymer / bioactive spherical particle composite prepared in the above range are excellent. When added in an excessive amount with the bioactive glass spherical particles, there is a fear of having a brittle property.

본 발명에서 생체고분자로는 앞에서 전술한 바와 같이, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락틱애씨드(PLA) 또는 폴리락틱글리코릭애씨드(PLGA)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리카프로락톤을 사용할 수 있다. As the biopolymer in the present invention, it is possible to use polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA) or polylactic glycolic acid (PLGA) as described above, preferably polycaprolactone .

또한, 용매로는 디클르로메탄(DCM)을 사용할 수 있다As the solvent, dichloromethane (DCM) can be used

본 발명에서 복합 슬러리의 제조는 먼저, 생체활성유리 구형입자 및 용매를 혼합한 후, 생체고분자를 혼합하는 방법으로 수행할 수 있다. In the present invention, the composite slurry may be prepared by first mixing spherical particles of a bioactive glass and a solvent, and then mixing the biopolymer.

상기 생체활성유리 구형입자 및 용매의 혼합시 2 내지 10 분 동안 초음파 진동을 수행하여 구형입자를 균일하게 분산시킬 수 있으며, 생체고분자를 첨가한 후, 5 내지 15 시간 동안 교반(특히, 자석교반)을 수행할 수 있다.
The spherical particles can be uniformly dispersed by performing ultrasonic vibration for 2 to 10 minutes in mixing the bioactive glass spherical particles and the solvent. After adding the biopolymer, stirring is performed for 5 to 15 hours (in particular, magnetic stirring) Can be performed.

본 발명에서 복합 슬러리 중의 용매의 제거는 솔벤트 캐스팅(solvent casting)을 통해 수행할 수 있다. In the present invention, removal of the solvent in the composite slurry can be carried out through solvent casting.

구체적으로, 상기 용매의 제거는 복합 슬러리를 20 내지 30 시간 동안 상온(20 내지 25℃)에서 건조시킴으로서 수행할 있다. 이때, 건조효율을 향상시키기 위하여, 복합 슬러리를 소수성 용기, 구체적으로는 패트리 디쉬(petri dish)에 부은 후 건조시킬 수 있다.Specifically, the removal of the solvent may be carried out by drying the composite slurry at room temperature (20 to 25 ° C) for 20 to 30 hours. At this time, in order to improve the drying efficiency, the composite slurry may be poured into a hydrophobic container, specifically a petri dish, and then dried.

또한, 본 발명에서는 건조효율을 향상시키기 위하여 복합 슬러리를 20 내지 30 시간 동안 진공상태에서 추가로 건조시킬 수 있다. 상기에 의해 용매를 완전히 제거할 수 있으며, 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체를 최종 제조할 수 있다.
Further, in the present invention, the composite slurry may be further dried in a vacuum for 20 to 30 hours to improve the drying efficiency. By this, the solvent can be completely removed, and the biopolymer / bioactive glass spherical particle composite can be finally prepared.

또한, 본 발명은 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체를 포함하는 골 차폐막에 관한 것으로, 골 이식재료 등으로 용이하게 사용할 수 있다.
Further, the present invention relates to a bone shielding film comprising a biopolymer / bioactive glass spherical particle composite, and can be easily used as a bone graft material or the like.

본 발명에 따른 생분해성 고분자(생체고분자)/생체활성유리 구형입자 복합체는 우수한 기계적 물성과 생물학적 특성을 가지므로, 뼈 조직 공학의 다양한 영역에서 유용하게 사용할 수 있다.
The biodegradable polymer (biopolymer) / bioactive glass spherical particle composite according to the present invention has excellent mechanical properties and biological properties and thus can be used in various fields of bone tissue engineering.

도 1 및 2는 본 발명에 따른 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조과정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 실시예에 의해 제조된 생체활성유리 구형입자의 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 사진(a) 및 입자 분포정도를 나타낸 그래프(b)이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL(a), 10% BGM(b), 20% BGM(c), 30% BGM(d) 및 30% BGP(e)의 마이크로 구조를 확인한 SEM 사진이다.
도 5는 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL, 10% BGM, 30% BGM 및 30% BGP의 화학적 구조를 나타내는 FT-IR(Fourier transform spectroscopy) 스펙트라(Spectra)이다.
도 6은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL(A), 10% BGM(B), 20% BGM(C), 30% BGM(D) 및 30% BGP(E)의 기계적 물성을 나타내는 인장 응력-변형(Tensile stress-strain) 그래프이다.
도 7은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL/생체활성유리 복합체의 최대인장강도(A), 탄성계수(B) 및 파괴 변형도(C)를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL/생체활성유리 복합체의 친수성을 평가하는 물과의 접촉각을 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체의 물 흡수력을 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL/생체활성유리 복합체(PCL(A), 10% BGM(B), 20% BGM(C), 30% BGM(D) 및 30% BGP(E))를 생체유사용액 광화(Mineralization) 실험을 수행한 후의 표면 SEM 사진이다.
도 11은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체를 생체유사용액 광화 실험을 수행한 후의 화학적 구조를 보여주는 FT-IR 스펙트라이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 are schematic views showing a process for producing a PCL / bioactive glass spherical particle composite according to the present invention.
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph (a) and a graph (b) showing the degree of particle distribution of bioactive glass spherical particles prepared by the examples.
4 is a graph showing the microstructure of PCL (a), 10% BGM (b), 20% BGM (c), 30% BGM (d) and 30% BGP It is a photograph.
FIG. 5 is a Fourier transform spectroscopy (FT-IR) spectra showing the chemical structures of PCL, 10% BGM, 30% BGM and 30% BGP prepared according to Examples and Comparative Examples.
6 is a graph showing the mechanical properties of the PCL (A), 10% BGM (B), 20% BGM (C), 30% BGM (D) and 30% BGP (E) And a tensile stress-strain graph.
7 is a graph showing the maximum tensile strength (A), the elastic modulus (B), and the fracture strain (C) of the PCL / bioactive glass composite prepared according to Examples and Comparative Examples.
8 is a graph showing contact angles with water for evaluating the hydrophilicity of the PCL / bioactive glass composite prepared in Examples and Comparative Examples.
FIG. 9 is a graph showing water absorption capacity of PCL / bioactive glass spherical particle composites prepared by Examples and Comparative Examples. FIG.
FIG. 10 is a graph showing the effect of the PCL / bioactive glass composite (PCL (A), 10% BGM (B), 20% BGM (C), 30% BGM )) Is a SEM photograph of the surface after the mineralization experiment.
FIG. 11 is an FT-IR spectrum showing the chemical structure of the PCL / bioactive glass spherical particle composite prepared according to the examples and the comparative examples after performing the bioequivalence solution mineralization experiment.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method for producing a spherical particle composite of biopolymer / bioactive glass according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에서 도 1 및 2는 본 발명에 따른 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조과정을 나타내는 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 are schematic views showing a process for producing a PCL / bioactive glass spherical particle composite according to the present invention.

도 1 및 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 생체활성유리 구형입자를 제조하고, 용매(DCM) 내에 상기 생체활성유리 구형입자 및 생체고분자(PCL)을 첨가하여 복합 슬러리(PCL/생체활성유리 구형입자 용액)를 제조한 후 캐스팅 건조하여 생체고분자(PCL)/생체활성유리 구형입자 복합체를 제조할 수 있다.
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present invention, spherical bioactive particles are prepared and spherical particles and biopolymers (PCL) of bioactive glass are added to a solvent (DCM) to prepare a composite slurry (PCL / (PCL) / bioactive glass spherical particle complex can be prepared by casting and drying.

본 발명은 이들의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법을 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 발명의 청구항의 범위에 의해 정의될 뿐이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, in which: FIG. 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 is defined only by the scope of the claims of the invention.

실시예 1Example 1

1. 생체활성유리 구형입자의 제조1. Preparation of bioactive glass spherical particles

50ml의 비커에 증류수 10ml, 에탄올 20ml 및 염산 1.67ml을 혼합한 후 30분 동안 자석교반기를 이용하여 교반하여 용액을 제조하였다. 10 ml of distilled water, 20 ml of ethanol and 1.67 ml of hydrochloric acid were mixed in a 50 ml beaker and stirred for 30 minutes using a magnetic stirrer to prepare a solution.

이어서, 또 다른 50ml 비커에 테트라에틸오쏘실리케이트(TEOS) 13.5ml, 트리에틸포스페이트(TEP) 1.46g, 질산칼슘 8.5g, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1.2g을 혼합하고, 용액에 30분 간격으로 첨가하면서 자석교반 했다. Next, 13.5 ml of tetraethylorthosilicate (TEOS), 1.46 g of triethylphosphate (TEP), 8.5 g of calcium nitrate and 1.2 g of polyethylene glycol (PEG) were mixed in another 50 ml beaker and added to the solution at intervals of 30 minutes The magnet was stirred.

이렇게 제조된 생체활성유리 졸을 60℃에서 젤화(gelation) 한 후, 600℃에서 열처리하여 구형의 생체활성유리 입자를 제조하였다.
The bioactive glass sol thus prepared was gelated at 60 ° C and then heat-treated at 600 ° C to prepare spherical bioactive glass particles.

2. PCL/생체활성유리 구형입자 복합 슬러리 제조2. Preparation of PCL / bioactive glass spherical particle composite slurry

10ml의 디클로로메탄(DCM)에 상기 단계 1에서 제조된 생체활성유리 구형입자 0.1g(PCL에 대한 비율 10 중량부)를 첨가하고, 5분 동안 초음파진동을 통하여 용매 내에 생체활성유리 구형입자가 균일하게 분포되도록 했다. 0.1 g of the bioactive spherical particles (10 parts by weight to the PCL) prepared in the above step 1 were added to 10 ml of dichloromethane (DCM), and the spherical bioactive glass particles were uniformly dispersed in the solvent through ultrasonic vibration for 5 minutes .

상기 생체활성유리가 첨가된 디클로로메탄에 폴리카프로락톤(PCL) 1g을 첨가한 뒤 10시간 동안 자석교반을 수행하여 PCL/생체활성유리 구형입자 복합 슬러리를 제조하였다.
1 g of polycaprolactone (PCL) was added to the dichloromethane to which the bioactive glass was added, followed by magnetic stirring for 10 hours to prepare a PCL / bioactive glass spherical particle composite slurry.

3. PCL/생체활성유리 복합체의 제조 3. Preparation of PCL / bioactive glass composites

상기 단계 2에서 제조된 복합 슬러리를 페트리 디쉬에 부은 후. 24시간 동안 실온에 방치하여, 용매인 디클로로메탄을 제거하였다. 여분의 액상을 모두 제거하기 위해서 24시간 동안 진공상태에서 추가 건조를 수행하여 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체(10% BGM)를 제조하였다.
The composite slurry prepared in step 2 was poured into a Petri dish. The mixture was allowed to stand at room temperature for 24 hours to remove dichloromethane as a solvent. The PCL / bioactive glass spherical particle composite (10% BGM) was prepared by further drying under vacuum for 24 hours to remove any excess liquid phase.

실시예 2Example 2

단계 1에서 제조된 생체활성유리 구형입자 0.2g(PCL에 대한 비율 20 중량부)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체(20% BGM)를 제조하였다.
A PCL / bioactive glass spherical particle composite (20% BGM) was prepared in the same manner as in Example except that 0.2 g of the spherical bioactive glass particles prepared in Step 1 (ratio of 20 parts by weight to PCL) was added .

실시예 3Example 3

단계 1에서 제조된 생체활성유리 구형입자 0.3g(PCL에 대한 비율 30 중량부)를 첨가한 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 PCL/생체활성유리 구형입자 복합체(30% BGM)를 제조하였다.
A PCL / bioactive glass spherical particle composite (30% BGM) was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 g of the spherical bioactive glass particles prepared in Step 1 (ratio of 30 parts by weight to PCL) was added .

비교예 1Comparative Example 1

생체활성유리 구형입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예의 단계 2 및 3과 동일한 방법으로 복합체(PCL)를 제조하였다.
(PCL) was prepared in the same manner as in steps 2 and 3 of the Example except that no bioactive glass spherical particles were added.

비교예 2Comparative Example 2

구형의 생체활성유리 입자가 아닌 불규칙 생체활성유리 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예의 단계 2 및 3와 동일한 방법으로 PCL/생체활성유리 복합체(30% BGP)를 제조하였다.
A PCL / bioactive glass composite (30% BGP) was prepared in the same manner as in steps 2 and 3 of Example except that irregular bioactive glass particles were used instead of spherical bioactive glass particles.

시험예Test Example

1. 단계 1에서 제조된 생체활성유리 구형입자의 형상 및 입자크기 분포 측정1. Measurement of shape and particle size distribution of bioactive glass spherical particles prepared in step 1

생체활성유리 구형입자의 형상은 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)을 사용하여 측정하였으며, 입자크기 분포는 image-pro plus 6.0(Media Cybermetics, Inc. USA)을 사용하여 측정하였다. The shape of bioactive glass spherical particles was measured by Scanning Electron Microscopy (SEM), and the particle size distribution was measured using image-pro plus 6.0 (Media Cybermetics, Inc. USA).

상기 측정된 SEM 사진(a) 및 입자크기 분포(b)를 도 3에 나타냈다. The measured SEM photograph (a) and the particle size distribution (b) are shown in Fig.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 생체활성유리 구형입자는 균일한 구형의 형상을 지닌다.
As shown in FIG. 3, the bioactive glass spherical particles produced by the present invention have a uniform spherical shape.

2. 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 형상 측정2. Measurement of the shape of the composite prepared by the Examples and Comparative Examples

실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 마이크로 형상은 주사전자 현미경을 사용하여 측정하였다.The microstructures of the composites prepared by Examples and Comparative Examples were measured using a scanning electron microscope.

상기 측정된 결과를 도 4에 나타냈다.The measured results are shown in Fig.

도 4에서 a는 PCL(생체활성유리 구형입자를 사용하지 않은 경우)의 SEM 사진으로 상기 PCL은 상단 부분은 상대적으로 부드러운 표면을 가지지만, 하단 부분에는 작은 기공들이 존재하는 것으로 나타났다.In FIG. 4, a is an SEM photograph of PCL (when bioactive glass spherical particles are not used). The PCL has a relatively soft surface at the upper part, but small pores exist at the lower part.

b 내지 d는 BGM(생체활성유리 구형입자를 사용한 경우)의 SEM 사진으로 상단부분은 다공성을 띄고 있으며, 하단 부분은 상대적으로 빽빽한 마이크로 구조를 가진 것으로 나타났다.b to d are SEM photographs of BGM (when using bioactive glass spherical particles). The upper part has porosity and the lower part has a relatively dense microstructure.

또한, e는 BGP(불규칙 생체활성유리 입자를 사용한 경우)의 SEM 사진으로 폴리카프로락톤 기반에 생체활성유리 입자가 불규칙적으로 분포되어 있을 뿐 아니라, 상단 및 하단 모두에 무작위 기공들이 존재하는 것으로 나타났다.
In addition, e is an SEM image of BGP (when irregular bioactive glass particles are used). It shows that not only the bioactive glass particles are randomly distributed on the polycaprolactone base but also random pores are present on both the upper and lower sides.

3. 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 화학적 구조 측정3. Measurement of the chemical structure of the composite prepared by the Examples and Comparative Examples

실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 화학적 구조(FT-IR(Fourier transform spectroscopy) 스펙트라(Spectra))는 Nicolet 6700(Thermo Sci., USA)를 사용하여 측정하였다. The chemical structure (Fourier transform spectroscopy (FT-IR) spectra) of the composites prepared according to Examples and Comparative Examples was measured using Nicolet 6700 (Thermo Sci., USA).

상기 측정된 결과를 도 5에 나타냈다.The measured results are shown in Fig.

도 5에서 PCL은 C=O, C-O-C의 전형적인 밴드를 보여준다. In Figure 5, PCL shows a typical band of C = O, C-O-C.

그러나, BGM의 스펙트라에서는 Si-O-Si 밴드가 나타난다. 이는 폴리카프로락톤에 생체활성유리 입자가 균일하게 분포되어 있음을 의미한다.However, in the spectra of BGM, Si-O-Si bands appear. This means that the bioactive glass particles are uniformly distributed in the polycaprolactone.

또한, BGP의 스펙트라에서는 BGM과 유사한 결과를 보였다. Also, BGM spectra showed similar results to BGM.

4. 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 기계적 물성 측정4. Measurement of Mechanical Properties of Composites Prepared by Examples and Comparative Examples

실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 기계적 물성은 인장강도시험(Tensile Strength Test)을 이용하여 측정하였다. 두께가 약 50 ㎛인 복합체를 40 mm 길이의 직사각형 형태로 시편을 준비하였다. 시편을 측정장치에 고정하고, 일축방향으로 5 mm/min의 속도를 유지하여 인장력을 가했다. 이때 측정된 그래프를 이용하여 최대인장강도, 탄성계수 및 파괴변형도를 측정한다. 총 4개의 시편을 사용하여 평균값과 편차값을 구했다. The mechanical properties of the composites prepared by Examples and Comparative Examples were measured using a tensile strength test. The composite with a thickness of about 50 탆 was prepared in a rectangular shape of 40 mm in length. The specimen was fixed to the measuring device, and a tensile force was applied by keeping the speed at 5 mm / min in the uniaxial direction. The maximum tensile strength, elastic modulus and fracture strain are measured using the measured graph. A total of four specimens were used to obtain the mean value and the deviation value.

1) 인장 응력-변형률 측정1) Tensile stress-strain measurement

인장 응력-변형률은 일정한 속도로 일축방향 인장력을 가한 시편을 이용하여 측정장치의 그래프를 측정하였다. The tensile stress - strain was measured by using a specimen with a uniaxial tensile force at a constant rate.

2) 최대인장강도 측정2) Maximum tensile strength measurement

최대인장강도는 일정한 속도로 일축방향 인장력을 가하는 인장강도시험의 경과 중 시편이 견딘 최대 하중 값으로, 인장강도시험을 통하여 측정된 그래프를 이용하여 측정하였다. The maximum tensile strength was measured by using the tensile strength test, which was the maximum load value of the specimen during the uniaxial tensile strength test at constant speed.

3) 탄성계수 측정 3) Measurement of elastic modulus

탄성계수는 인장강도시험 중 측정되는 인장 응력-변형률의 그래프를 이용하여 인장 응력-변형률 그래프에서 인장 응력-변형률이 선평을 이루는 선도에서 선평탄성 구간의 기울기로 측정하였다.The modulus of elasticity was measured by the slope of the line - to - line section in the line with the tensile stress - strain line in the tensile stress - strain graph using the graph of the tensile stress - strain measured during the tensile strength test.

4) 파괴변형도 측정4) Fracture strain measurement

파괴변형도는 일정한 속도로 일축방향 인장력을 가하는 인장강도 시험의 경과 중 시편이 파괴될 때의 응력으로 측정하였다.The fracture strain was measured by the stress when the specimen was broken during the course of the tensile strength test applying uniaxial tensile force at a constant rate.

상기 측정된 결과를 도 6 및 도 7에 나타냈다.
The measured results are shown in Fig. 6 and Fig.

본 발명에서 도 6은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 인장 응력-변형(Tensile stress-strain)을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the tensile stress-strain of the composite prepared according to Examples and Comparative Examples.

A 및 B는 PCL 및 10% BGM의 인장 응력-변형을 나타낸 것으로, 높은 인장력(elongation)을 가하였을 때, 연성의 파절양상을 보여주고 있다. A and B show the tensile stress-strain of PCL and 10% BGM, showing a ductile fracture pattern when subjected to high elongation.

C 및 D는 20% BGM 및 30% BGM의 인장 응력-변형을 나타낸 것으로, 생체활성유리 구형입자의 함량이 증가하면, 파괴 변형도(strain at failure)가 감소하는 것으로 나타났다.C and D show tensile stress-strain at 20% BGM and 30% BGM, and strain at failure decreases with increasing content of bioactive glass spherical particles.

또한, E는 BGP의 인장 응력-변형을 나타낸다.Also, E represents tensile stress-strain of BGP.

본 발명에서 도 7은 복합체의 최대인장강도(A), 탄성계수(B) 및 파괴 변형도(C)를 나타내는 그래프이다.In the present invention, Fig. 7 is a graph showing the maximum tensile strength (A), elastic modulus (B) and fracture strain (C) of the composite.

최대인장강도(A)는 PCL에서 가장 높았으며, 생체활성유리 구형입자의 함량이 증가할수록 감소되는 양상을 보이며, BGP에서 가장 낮은 값을 나타낸다.The maximum tensile strength (A) was the highest in PCL, and decreased as the content of bioactive glass spherical particles increased, showing the lowest value in BGP.

탄성계수(B)는 30% BGM에서 가장 높은 값을 보이며, PCL에서 가장 낮은 값을 보인다. 이는 폴리카프로락톤에 딱딱한(stiff) 생체활성유리 구형입자가 첨가되었기 때문이다. 불규칙 생체활성유리 입자가 첨가된 30% BGP에서는 낮은 탄성계수 값을 보인다.The modulus of elasticity (B) shows the highest value at 30% BGM and the lowest value at PCL. This is because stiff bioactive glass spherical particles are added to polycaprolactone. 30% BGP with irregular bioactive glass particles showed low elastic modulus.

또한, 파괴변형도(C)는 PCL에서 가장 높았으며, 생체활성유리 구형입자의 함량이 증가할수록 감소되는 양상을 보인다.
Also, the fracture strain (C) was the highest in PCL and decreased as the content of bioactive glass spherical particles increased.

5. 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 친수성 및 물 흡수력 측정5. Hydrophilicity and water absorption measurement of the composite prepared according to Examples and Comparative Examples

1) 친수성은 제조된 복합체 위에 1 ul의 증류수를 방울 모양으로 떨어뜨려, 상기 복합체 및 물방울 표면의 접촉각으로 측정하였다. 한 시편 내에 각기 다른 5개 지점에서의 접촉각을 이용하여 측정하였다. 이때, 친수성 측정기계로 OCA15 contact angle analyzer(Dataphysics Co, Germany)를 이용하였다. 1) Hydrophilicity was measured by dropping 1 ul of distilled water onto the prepared composite in the form of droplets, and by the contact angle of the surface of the complex and the water droplet. The contact angles at five different points in a specimen were measured. At this time, OCA 15 contact angle analyzer (Dataphysics Co, Germany) was used as a hydrophilic measuring machine.

2) 물 흡수력은 복합체 시편을 37℃의 생체유사용액에 담구어 둔 후의 시편의 무게변화를 이용하여 측정하였다. 시편의 초기무게(m1)을 측정하고, 시편을 37℃의 생체유사용액에 담구어 둔 후, 각각 1, 3, 7, 14 및 28일 후에 생체유사용액에서 꺼낸 후 시편의 무게(m2)와 40℃에서 24시간 건조시킨 후의 시편의 무게(m3)를 각기 측정하였다. 이렇게 측정한 시편들의 무게들을 물의 흡수력(WA%)=((m2-m3)/m3)*100 식에 대입하여 구하였다.
2) Water absorption was measured using the weight change of the specimen after immersing the composite specimen in a 37 ° C bioactive solution. The initial weight (m1) of the specimens was measured, and the specimens were immersed in a bioequivalent solution at 37 ° C and taken out from the bioequivalent solution after 1, 3, 7, 14 and 28 days, The weight (m 3) of the specimen after drying at 40 ° C for 24 hours was measured. The weights of the specimens thus measured were obtained by substituting the water absorption capacity (WA%) = ((m2-m3) / m3) * 100.

본 발명에서 도 8은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 물 접촉각을 나타내는 그래프이다.In the present invention, FIG. 8 is a graph showing the water contact angle of the composite prepared by the examples and the comparative examples.

PCL의 접촉각은 74.41 ± 2.68°인 것에 비해, BGM의 접촉각은 43.53 내지 35.31°로 PCL보다 낮은 값을 보였다. 이는 소수성의 폴리카프로락톤에 친수성의 생체활성유리 입자가 첨가됨으로써 친수성이 증가하기 때문이다. The contact angle of PCL was 74.41 ± 2.68 °, whereas the contact angle of BGM was 43.53 ~ 35.31 °, which was lower than that of PCL. This is because the addition of the hydrophilic bioactive glass particles to the hydrophobic polycaprolactone increases hydrophilicity.

본 발명에서 도 9는 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 물 흡수력을 나타내는 그래프이다.In the present invention, Fig. 9 is a graph showing the water absorption capacity of the composite prepared according to Examples and Comparative Examples.

BGM이 PCL에 비해 높은 물 흡수력과 무게 감소효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
BGM showed higher water absorption and weight reduction than PCL.

6. 생체유사용액 광화(mineralization) 실험 후의 복합체 형상 및 화학적 구조 측정6. Measurement of complex shape and chemical structure after bioequivalent mineralization experiment

상기 복합체 형상 및 화학적 구조는 시험예 2 및 3과 동일한 방법으로 측정하였다.
The composite shape and chemical structure were measured in the same manner as in Test Examples 2 and 3.

도 10은 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 생체유사용액 광화(Mineralization) 실험 후 표면 SEM 사진이다.FIG. 10 is a SEM photograph of the composite prepared by the examples and the comparative examples after the mineralization experiment of the bioactive solution. FIG.

A는 PCL로 7일 동안 생체유사용액에 담구어 두어도 표면에서 인회석 결정(apatite crystal)이 출현하지 않았다. A did not show apatite crystals on the surface even when immersed in a biohomogeneous solution for 7 days with PCL.

B 및 C는 10% BGM 및 20% BGM으로 7일 동안 생체유사용액에 담구어 둔 후 표면에 인회석 결정(apatite crystal)이 다량 출현되었다. 이는 다공성의 인회석 층이 형성되었음을 의미한다.B and C were immersed in 10% BGM and 20% BGM for 7 days in a biocompatible solution, and a large amount of apatite crystals appeared on the surface. This means that a porous apatite layer is formed.

D 및 E는 30% BGM 및 30% BGP로 B 및 C과 같이 상당한 인회석의 석출이 나타났지만, B 및 C가 더욱 다공성을 띄고 있었다. D and E showed 30% BGM and 30% BGP with considerable apatite precipitation such as B and C, but B and C were more porous.

도 11은 복합체의 생체유사용액 광화 실험 후의 화학적 구조를 보여주는 FT-IR 스펙트라이다.11 is an FT-IR spectra showing the chemical structure of the complex after biofabrication solution mineralization experiment.

7일 동안 생체유사용액에 담구어 둔 후, 인회석 결정의 출현을 나타내는 P-O 밴드가 나타났다. 솔젤 공정을 거친 생체활성유리는 우수한 생체활성도를 가지므로, BGM 및 BGP는 모두 다량의 인회석이 석출된다.
After soaking in a biohazard solution for 7 days, a PO band indicating the appearance of apatitic crystals appeared. Since the bioactive glass after the sol-gel process has excellent bioactivity, a large amount of apatite is precipitated in both BGM and BGP.

7. 실시예 및 비교예에 의해 제조된 복합체의 기공도 측정7. Porosity measurement of the composite prepared according to Examples and Comparative Examples

기공도는 시편의 밀도를 이용하여 측정하였다. 시판되는 PCL의 밀도를 ρ0, 제조된 복합체의 밀도를 ρ1으로 하여 The porosity was measured using the density of the specimen. When the density of the commercially available PCL is ρ 0 and the density of the produced composite is ρ 1

기공도(porosity)(%)= (ρ1/ ρ0)*100으로 측정하였다.Porosity (%) = (ρ 1 / ρ 0 ) * 100 was measured.

제조된 복합체의 밀도는 ρ1=M1/V1으로 구했다. The density of the prepared composite was found to be ρ 1 = M 1 / V 1 .

상기 기공도를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타냈다.
The results of the measurement of the porosity are shown in Table 1 below.

샘플 Sample PCLPCL 10% BGM10% BGM 20% BGM20% BGM 30% BGM30% BGM 30% BGP30% BGP 기공도(%)Porosity (%) 2±22 ± 2 11±611 ± 6 12±212 ± 2 19±419 ± 4 21.7±0.821.7 ± 0.8

생체활성유리 구형입자의 함량이 0 중량부에서 30 중량부로 증가함에 따라, 기공도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. As the content of the bioactive glass spherical particles increases from 0 part by weight to 30 parts by weight, the porosity increases.

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 생체활성유리 구형입자 및 폴리카프로락톤(PCL)을 디클로로메탄에 혼합하여 복합 슬러리를 제조하고,
20 내지 25℃에서 20 내지 30 시간 동안 솔벤트 캐스팅을 수행하여 상기 복합 슬러리 중의 용매를 제거하는 것을 포함하는
기공율이 11 내지 19%인 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법.
The bioactive glass spherical particles and polycaprolactone (PCL) were mixed with dichloromethane to prepare a composite slurry,
Lt; RTI ID = 0.0 > 20-25 C < / RTI > for 20-30 hours to remove the solvent in the composite slurry
Wherein the porosity is 11 to 19%.
제 5 항에 있어서,
생체활성유리 구형입자는 생체활성유리 및 폴리에틸렌글리콜을 혼합하여 생체활성유리 졸을 제조하고,
상기 생체활성유리 졸을 젤화 및 열처리하는 과정을 통해 제조된 것인
생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The bioactive glass spherical particles are prepared by mixing a bioactive glass and polyethylene glycol to prepare a bioactive glass sol,
The bioactive glass sol was prepared by gelation and heat treatment,
Method of manufacturing biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.
제 6 항에 있어서,
생체활성유리 졸에서 산화규소, 산화칼슘 및 오산화인의 몰비는 60:25:15 내지 60:39:1인 것인
생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
The molar ratio of silicon oxide, calcium oxide and phosphorus pentoxide in the bioactive glass sol is 60:25:15 to 60: 39: 1
Method of manufacturing biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.
제 6 항에 있어서,
생체활성유리 졸의 젤화는 염산 및 무수암모니아를 촉매제로 사용하여 수행하는 것인
생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
The gelation of the bioactive glass sol is carried out using hydrochloric acid and anhydrous ammonia as catalysts
Method of manufacturing biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
생체활성유리 구형입자의 함량은 생체고분자 전체 중량에 대하여 5 내지 40 중량부인 것인
생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The content of the bioactive glass spherical particles is 5 to 40 parts by weight based on the total weight of the biopolymer
Method of manufacturing biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.
제 6 항에 있어서,
생체활성유리 졸을 열처리하기 전에 건조를 추가로 수행하는 것인
생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the drying is further performed before the heat-treating the bioactive glass sol.
Method of manufacturing biopolymer / bioactive glass spherical particle composite.
제 5 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체를 포함하는
골 차폐막.
A biopolymer / bioactive glass spherical particle composite prepared by the manufacturing method according to claim 5
Bone shielding.
제 5 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 생체고분자/생체활성유리 구형입자 복합체. A biopolymer / bioactive glass spherical particle composite prepared by the manufacturing method according to claim 5.
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