KR102358961B1

KR102358961B1 - 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102358961B1
Application number: KR1020210084011A
Authority: KR
Inventors: 윤기영
Original assignee: (주)메젠
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2022-02-10
Also published as: US20220409354A1; WO2023277235A1; CN115590656A

Abstract

본 발명은 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 실리콘 충진물을 포함하고, 상기 보형물 중앙에 상기 실리콘 충진물이 형성된 제1 실리콘 충진 셀; 및 상기 제1 실리콘 충진 셀의 외부면을 감싸며 상기 보형물 중앙을 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 제1 실리콘 충진 셀의 실리콘 가교밀도와 상이한 가교밀도로 형성된 실리콘 충진물을 포함하는 제2 실리콘 충진 셀;을 포함하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 관한 것이다.

Description

일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물및 이의 제조방법{Integrated radial silicone cell-structured human body implant and manufacturing method thereof}

본 발명은 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 인체 주입용 성형 보형물의 피막구축(capsular contracture), 파열(rupture) 및 역형성 대세포 림프종(anaplastic large-cell lymphoma)의 높은 발병률을 낮추기 위해 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 도입함으로써 블리딩(bleeding)과 블루밍(blooming)으로부터 초래된 감염을 차단하고 생체와의 적합성을 향상시킨 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

실리콘 보형물은 미국 식품의약품국(FDA)에서 1992년부터 사용을 제한하였으나, 2006년도부터는 다시 실리콘 보형물 중 결합력이 약한 겔 (less cohesive gel)로 충진된 제품의 사용이 승인된 이후 2012년과 2013년부터는 결합력이 매우 강한 겔 (highly cohesive gel)로 충진된 제품의 사용이 승인되면서 본격적으로 현재까지 널리 사용되고 있다.

실리콘 보형물의 역사를 살펴보면, 최초의 가슴 보형물은 1962년 크로닌(Cronin)과 게로우(Gerow)에 의해 개발되어 1964년부터 1968년까지 다우코닝 (Dow Corning)社에서 생산 시판된 보형물이었다. 실리콘 보형물이 개발된 이후 시술자들은 다양한 합병증을 경험하게 되었고, 이것을 극복하기 위한 노력으로 보형물의 진화가 거듭되었다.

1962년부터 1970년경까지 사용된 실리콘 보형물 1세대의 특징은 껍질이 두꺼웠고 내부에는 높은 점도의 겔로 구성된 것으로, 바깥쪽에는 이음새가 있었으며, 뒷면에는 데이크론(Dacron) 천조각이 부착되어 넣어준 위치에 고정되도록 고안된 눈물방울(teardrop) 모양의 보형물이었다. 이 보형물이 가진 문제점은 피막구축(capsular contracture)의 발병률이 높다는 것인데, 이러한 피막구축을 극복하기 위하여 새로운 실리콘 보형물이 1970년대 중반부터 나오기 시작하였다.

1970년대부터 1982년경까지 사용된 실리콘 보형물 2세대는 동그란 모양으로 이음새를 없앴으며, 껍질이 얇아졌고 점도가 낮은 겔로 구성되어 부드러운 촉감이 특징적이었다. 뒷면에 데이크론 천조각이 부착되지 않았으며 매끈한 표면(smooth surface)을 가지고 있었다. 그러나, 이 보형물은 피막구축의 발병률을 감소시키지는 못하였고, 오히려 얇은 껍질이 잘 터지고 실리콘 겔이 껍데기를 통해 스며 나오는 블리딩(bleeding)이 발생하였다.

1980년대 초부터 1990년대 초까지 사용된 것이 3세대로써 껍질의 강도와 내구성을 강화하여 실리콘 겔이 스며 나오는 현상을 줄이기 위해 노력하였다. 실리카를 이용한 두꺼운 장벽 코팅(barrier coating)된 껍질과 점도가 보다 더 높은 겔로 구성되었으며, 이로써 껍질의 수명을 증가시키고 구형구축과 실리콘 겔의 이행을 감소시키고자 하였다. 이러한 보형물의 특징은 4세대 및 5세대 이후의 보형물에서도 관찰되었다.

4세대는 1993년부터 현재까지 이용되고 있는 것으로 3세대 기술로 제조되었으며 점도가 증가된 코헤시브 실리콘 겔을 넣은 제품이다. 추가적인 특징은 피막구축의 발병률이 줄어들지 않는 점을 고려하여 보형물의 표면을 오목 볼록하게 만드는 텍스처 기술(texturization technique)이 도입되었다는 점이다.

5세대는 1993년부터 현재까지 사용되고 있는 것으로 4세대보다 더 단단하고 보형물의 형체가 외부에서 가해진 힘에 의해 거의 변하지 않는(form-stable) 코헤시브 실리콘 겔이 들어있는 제품이다. 매끈한 표면과 오목 볼록한 두 가지 표면의 제품이 있으며, 해부학적 모양과 둥근 모양의 두 가지 형태가 있다. 5세대의 가장 큰 특징은 이전 세대에 비해 보형물의 타입이 상당히 단단해졌고 무게도 무거워지기 시작하였다는 점이 독특하다.

6세대부터 8세대는 코헤시브 겔 보형물의 전성시대로 거미 베어 보형물(gummy bear implant)이 전형적인 형태로 자리 잡아가는 시기이다. 거미 베어 보형물의 가장 큰 특징은 보형물을 2조각으로 잘랐을 경우 코헤시브 겔이 잘려진 부위에서 분리되지 않고 적당한 탄성을 유지한 채 붙어 있는 타입이다. 또한 보형물의 파열(rupture)에도 불구하고 코헤시브 실리콘 겔이 블리딩되지 않아 이차적인 문제점이 발생되지 않을 것이라는 기대를 갖게 되었다. 거미 베어 보형물은 안쪽과 바깥쪽 부위의 구성과 특성에 따라 다양한 제품군이 존재한다.

코헤시브 겔로 충진된 보형물은 과거의 실리콘 보형물보다 실리콘 내용물의 블리딩과 블루밍을 방지하기 위해 점도(viscosity)를 높이는 방안으로 화학적 가교제를 이용한 가교결합(crosslinking)을 극대화하여 초기의 형상을 유지하려는 성질을 높인 것이 특징이다. 가교결합의 정도가 증가함에 따라 액체의 느낌보다는 부드러운 치즈의 느낌이 들며, 껍질의 손상 시 내용물이 유출되는 현상과 껍질을 통해 스며 나오는 현상이 줄어드는 효과를 기대할 수 있다. 6세대에서 8세대의 가장 큰 특징은 코헤시브 겔의 교차결합 정도를 강화시켰고, 표면층과의 부드러움의 차이로 인해 발생되는 보형물의 주름짐 및 형체 변형을 방지하기 위해 표면층의 다층화와 동시에 단단해지고 두꺼워졌다는 점이다. 이 시기의 보형물 특징은 피막구축의 발병률이 예상과는 달리 현저하게 줄어들지 않았다는 점과 새로운 유형인 가슴성형 보형물 수술 후유증(BII, breast implant illness)이 부각되었다는 점이다.

가슴성형 보형물은 적용된 초기에 발생되었던 피막구축과 실리콘 겔의 블리딩을 방지하기 위한 방향으로 변천되어왔으나, 미국 FDA의 실리콘 겔로 충진된 가슴 보형물의 안전성에 관한 보고서를 감안하면 새로운 개념의 혁신적인 가슴성형 보형물의 개발이 절실하게 요구됨을 확인할 수 있었다.

2011년 미국 FDA 보고서에 의하면, 피막구축, 파열 및 이들을 포함한 보형물의 비대칭, 크고 작은 주름 및 위치이상(malposition)에 따른 제거수술 빈도가 확연하게 높음을 확인할 수 있었다. 또한 2019년 미국 FDA 보고서는 2011년과 비교하여 가슴성형 보형물 수술 후유증(breast implant illness symptoms)을 겪는 빈도가 급격하게 증가되어 세간의 이목이 집중되었다. 가슴성형 보형물 수술 이후의 후유증 증상은 대부분 의학적으로 설명하기 어려운 만성 피로와 통증, 불면증, 탈모, 기억상실, 우울증, 위장장애, 발진, 호흡곤란, 근육통, 및 관절통이다. 이러한 증상은 6세대에서 8세대에 이르는 가슴성형 보형물을 사용한 경우에 급격하게 발생된 것으로 보고되고 있다.

종래기술로서, 대한민국 등록특허 제1067475호(실리콘 오픈셀 폼층이 표면에 형성된 인공 유방 보형물 및 그 제조방법)는 보형물의 쉘 표면에 실리콘 오픈셀 폼층(Open cell foam layer)을 형성함으로써 보형물의 체내 삽입 후 발생할 수 있는 부작용인 구형구축(피막구축)의 발생을 최소화하는 기술을 개시하고 있으나, 보형물 쉘 구조 및 하중으로 인하여 발생되는 문제에 대하여는 개시하거나 암시하고 있지 않다.

한편 2019년 7월 FDA에서 보고된 가슴 보형물과 관련된 역형성 대세포 림프종(BIA-ALCL, Breast implant associated-Anaplastic large-cell lymphoma)이 심각한 상황으로 치닫고 있음도 보여주고 있다. 보고 당시 기준으로 BIA-ALCL 진단받은 사람은 대략 573명이고, 이중 481명이 앨러간 텍스쳐 타입의 보형물을 사용하였다는 사실이 밝혀졌다. 그리고 33명의 사망자 중 12명이 동사의 제품과 관련되어 있음이 밝혀졌다. 또한 2019년 10월 기준으로 전세계에서 809명이 BIA-ALCL 사례로 확인되어 앨러간에서 제조된 바이오셀 가슴 보형물과 조직 확장재에 대한 전세계적인 회수조치가 내려져 엄청난 화제를 불러왔었다.

이에, 본 발명자는 생체와의 적합성을 극대화하여 피막구축과 역형성대세포 림프종의 발병률을 낮추면서도 인체 주입용 성형 보형물이 인체와의 생체역학적 상호작용에서 초래된 작용과 반작용으로 인한 다양한 하중을 최소화하여 인체 주입용 성형 보형물 수술 후유증을 극소화하는 효과가 탁월한 실리콘 보형물을 찾고자 노력하던 중 피막구축, 파열, 역형성 대세포 림프종 및 인체 주입용 성형 보형물 수술 후유증에 대한 원인을 규명하게 되었고, 이에 대한 해결 방안으로써 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

대한민국 등록특허 제1067475호 (공고일 2011. 09. 27)

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 인체 주입용 성형 보형물 껍질(shell)의 변형 부위로 보형물 내용물이 블리딩 또는 블루밍되어 나오는 현상을 차단하기 위한 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 인체 주입용 성형 보형물의 패치와 주입 밸브간의 이음새와 다층의 구조로 인한 보형물 본체와 계면에 장기간에 걸친 하중의 집중을 저감할 수 있는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인체 주입용 성형 보형물에 함유되는 실리카의 양을 저감시킴으로써 인체이 미치는 충격(하중)을 저감할 수 있는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인체 주입용 성형 보형물이 훼손되더라도 내용물의 블리딩 및 블루밍 현상이 전혀 발생하지 않도록 하기 위하여 보형물 실리콘 조성의 최적화 및 가교도의 극대화를 통해 보형물 조성이 균일화된 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 인체 주입용 성형 보형물의 높은 강도와 두께로 인하여 인체 조직에 가하는 강한 압박과 압력을 극소화시킬 수 있는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 실리콘 충진물을 포함하고, 상기 보형물 중앙에 상기 실리콘 충진물이 형성된 제1 실리콘 충진 셀; 및 상기 제1 실리콘 충진 셀의 외부면을 감싸며 상기 보형물 중앙을 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 제1 실리콘 충진 셀의 실리콘 가교밀도와 상이한 가교밀도로 형성된 실리콘 충진물을 포함하는 제2 실리콘 충진 셀;을 포함하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 상기 인체 주입용 성형 보형물은 가슴, 유방, 엉덩이, 코, 턱, 이마, 종아리, 허벅지 및 주름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상에 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 상기 인체 주입용 성형 보형물은 반원형 형상 구조이며, 상기 제1 실리콘 충진 셀은 상기 반원형 형상의 보형물의 하부면 중앙에 반원형 형상으로 형성되고, 상기 제2 실리콘 충진 셀은 상기 제1 실리콘 충진 셀의 외부면을 반원형 형상으로 감싸며 상기 보형물 중앙을 중심으로 방사형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 상기 인체 주입용 성형 보형물의 가교도는 95% 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 상기 실리콘 충진물은 실리콘 수지, 가교제, 촉매 및 실리카를 포함하고, 상기 보형물에 함유된 실리카 전체 함량은 상기 보형물 부피 기준으로 -20℃ ~ 40℃의 온도 범위에서 0.1부피% ~ 40.0부피%인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 상기 제2 실리콘 충진 셀의 외부면에 순차적으로 배치되는 복수의 실리콘 충진 셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물에 있어서, 상기 제1 실리콘 충진 셀은 원형의 닫힌 셀 100%의 셀 밀도와 크기가 작은 기하학적 셀 구조를 갖으며, 상기 제2 실리콘 충진 셀은 타원형에 가까운 열린 셀 비율이 30% 이상에서 70% 이하 사이의 셀 밀도와 크기가 중앙 부위보다 상대적으로 큰 기하학적 셀 구조를 갖으며, 상기 복수의 실리콘 충진 셀의 가장 외측면에 형성된 실리콘 충진 셀은 긴 타원형의 닫힌 셀 90% 내외의 셀 밀도와 크기가 가장 큰 기하학적 셀 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 인체 주입용 성형 보형물 제조에 있어서, 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물을 준비하는 단계(S10); 상기 복수의 실리콘 용액 혼합물을 몰드에 순차적으로 투입하는 단계(S20); 및 상기 몰드 내에 가열된 가스가 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물 내로 투입되어 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀 구조를 형성하는 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법은 상기 투입된 가스의 배출과 동시에 상기 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀을 70℃ ~ 100℃의 온도 범위로 가열시키는 단계(S40); 및 상기 가열된 복수의 실리콘 충진 셀을 상온까지 일정한 속도로 냉각시켜 인체 주입용 성형 보형물을 획득하는 단계(S50);를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법에 있어서, 상기 S10단계에서, 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물은 40% 이하의 가교도를 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 S30단계에서, 상기 가열된 가스가 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물 내로 투입되어 형성된 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀은 70% 이하의 가교도를 갖는 것을 특징으로 하고, 상기 S40단계에서, 상기 가열된 복수의 실리콘 충진 셀은 95% 이상의 가교도를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법에 있어서, 상기 S10단계는, 준비된 상기 복수의 실리콘 용액 혼합물을 가열장치 및 가스주입장치를 구비한 정체형 교반기에 통과시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법에 있어서, 상기 S30단계에서, 상기 몰드는 주입할 인체에 대응한 보형물 형상이고, 상기 가열된 가스는 상기 몰드의 하부 홀을 통해 투입된 가스가 상기 몰드의 외부면에 설치된 가열장치에 의해 가열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법에 있어서, 상기 보형물은 상부와 하부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법에 있어서, 상기 인체 주입용 성형 보형물은 가슴, 유방, 엉덩이, 코, 턱, 이마, 종아리, 허벅지 및 주름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상에 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법은 종래의 인체 주입용 성형 보형물 껍질(shell)의 변형 부위로 보형물 내용물이 블리딩 또는 블루밍되어 나오는 현상을 차단함으로써 기존의 실리콘 및 식염수 기반의 보형물에서 흔하게 관찰되는 피막구축 형성, 파열 발생, 역형성 대세포 림프종 발병 및 성형 보형물 수술 후유증의 방지 내지는 극소화 효과가 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법은 구조적 및 조성적 측면에서 일체형의 보형물을 적용함으로써 생체와의 적합성 내지 친화성을 극대화하여 피막 구축 형성, 파열 발생 및 역형성 대세포 림프종의 발병을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법은 방사형의 셀 구조를 갖는 보형물을 적용함으로써 실리카의 양을 저감시키고 무게와 강도를 획기적으로 낮추어 보형물과 인체의 각종 조직과의 역학적 상호작용을 최소화하고, 보형물 성형부위에 필연적으로 가해지는 충격과 하중을 완벽하게 흡수하여 소멸시킴으로써 성형 보형물 수술 후유증의 발병을 낮출 수 있다.

도 1은 가슴 조직 구조와 가슴 보형물 주변에서의 피막구축 형성 과정을 보여주는 모식도이다.
도 2는 생분해가 되는 이물질에 대한 인체의 면역반응을 보여주는 모식도이다.
도 3은 생분해가 되지 않는 고분자 물질에 대한 인체의 면역반응을 보여주는 모식도이다.
도 4a는 베이커 단계에 따른 흉터조직과 피막구축된 조직의 특성 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4b는 피막구축된 조직의 사진과 두께에 대한 분석한 결과이다.
도 5는 에폭시 수지와 실리콘 수지의 가교결합 차이를 보여주는 모식도이다.
도 6은 가슴성형 보형물 바깥층의 임플란트 지속 기간별 물성의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 실리콘 가슴성형 보형물의 제조공정을 설명하는 모식도이다.
도 8은 실리콘 가슴성형 보형물의 표면 잔해물에 SEM 사진 결과이다.
도 9는 생분해가 되지 않는 이물질의 크기별 대식세포의 식균작용을 설명하는 모식도이다.
도 10은 콜라겐의 구성 성분인 아미노산의 구조적 특이성을 보여주는 모식도이다.
도 11은 실리콘 보형물 표면의 매크로 및 마이크로 텍스처 특성에 관한 SEM 및 접착강도 분석한 결과이다.
도 12는 본 발명에서 제시하는 구조적 및 조성적 측면에서의 일체형의 보형물을 설명하는 모식도이다.
도 13은 자기 면역 질환과 실리콘 물질의 반응성이 가슴성형 보형물 수술 후유증에 미치는 영향을 보여주는 모식도이다.
도 14는 인체의 가슴 부위에 존재하는 다양한 조직들의 기계적 특성과 인간의 다양한 활동에 의해 초래되는 가슴 조직 내의 하중들을 보여주는 모식도이다.
도 15는 가슴 보형물과 가슴 부위 조직과의 생체역학적 상호작용을 설명하는 모식도이다.
도 16은 실리콘 수지의 무게 감량에 대한 TGA 분석 결과이다.
도 17은 본 발명에서 제시하는 방사형의 셀 구조의 보형물을 설명하는 모식도이다.
도 18은 본 발명에서 제시하는 방사형의 셀 구조 특성을 설명하는 모식도이다.
도 19는 본 발명에서 제시하는 일체형의 방사형 셀 구조의 가슴성형 보형물의 제조공정을 설명하는 모식도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분석기를 이용한 경화피크 분석을 설명하는 모식도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분석기를 이용한 동적 가열 테스트법에 따른 경화피크 분석을 설명하는 모식도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 별도로 정의 되지 않는 한 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 화학적 용어, 실험 방법들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

본 발명은 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 종래 인체 주입용 성형 보형물의 피막구축(capsular contracture), 파열(rupture) 및 역형성 대세포 림프종(anaplastic large-cell lymphoma)의 높은 발병률을 획기적으로 낮추기 위하여 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 도입함으로써 기존의 식염수, 실리콘 졸, 실리콘 겔 또는 코헤시브 겔(cohesive gel)의 인체 내부로의 블리딩(bleeding)과 블루밍(blooming)으로부터 초래된 감염과 생리학적인 부작용에 의한 보형물의 훼손을 근원적으로 차단하여 생체와의 적합성을 극대화한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물은 제1 실리콘 충진 셀 및 제2 실리콘 충진 셀을 포함한다.

제1 실리콘 충진 셀은 실리콘 충진물을 포함하고, 인체 주입용 성형 보형물 중앙에 상기 실리콘 충진물이 형성되어 있다.

제2 실리콘 충진 셀은 제1 실리콘 충진 셀의 외부면을 감싸며 상기 보형물 중앙을 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 제1 실리콘 충진 셀의 실리콘 가교밀도와 상이한 가교밀도로 형성된 실리콘 충진물을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀은 필요에 따라 상기 제2 실리콘 충진 셀의 외주면에 복수의 실리콘 충진 셀이 더 형성될 수 있다.

종래의 보형물은 이음새 주변 및 다층 구조 부위를 중심으로 보형물과 가슴조직 상호간에 가해지는 응력 및 하중이 장기간 집중되어 블리딩 및 블루밍이 발생하는 구조적 결함을 가지고 있다. 특히, 접착제 성분을 주성분으로 하는 이음새의 경우 장시간 경과되면 접착력 저하로 인하여 블리딩이 발생할 가능성이 높아진다.

반면, 본 발명에 따른 일체형의 보형물은 이음새, 패치 및 다층 구조가 존재하지 않으며, 조성적인 측면에서 균일성을 갖음으로써 종래 보형물의 내부 및 바깥층의 가교도의 불완전성으로 초래된 미반응 실리콘 수지와 미반응 실리콘계의 가교제를 최소화할 수 있고 자유체적과 연계된 치수 안정성의 불안정함을 극소화 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 구조적 및 조성적 측면에서 일체형의 보형물을 적용함으로써 생체와의 적합성 내지 친화성을 극대화하여 피막 구축 형성, 파열 발생 및 역형성 대세포 림프종의 발병을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명은 방사형의 셀 구조를 갖는 보형물을 적용함으로써 무게와 강도를 낮추어 보형물과 인체의 각종 조직과의 역학적 상호작용을 최소화하고, 보형물 성형부위에 필연적으로 가해지는 충격과 하중을 완벽하게 흡수하여 소멸시킴으로써 성형 보형물 수술 후유증의 발병을 낮출 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 인체 주입용 성형 보형물은 가슴, 유방, 엉덩이, 코, 턱, 이마, 종아리, 허벅지 및 주름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 인체 조직에 사용될 수 있으며, 인체 성형 목적으로 주입되는 보형물이라면 이에 제한되지 않는다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예로서 인체 조직 중 가슴 또는 유방에 사용되는 가슴 성형 보형물을 중심으로 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 이러한 상세한 설명은 인체 조직에 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.

본 발명자는 피막구축과, 파열 및 역형성 대세포 림프종의 해결은 보형물에 적용된 실리콘 조성, 가교도, 보형물 제조 공정 상의 특이성에서 비롯된 원인임을 규명하였으며, 이를 근원적으로 차단하는 보형물의 구조적 및 조성적 측면에서 일체형의 보형물 개발을 통해 달성하게 되었다.

피막구축(capsular contracture)의 근원은 가슴성형 보형물을 인체에 삽입하는 수술 이후 보형물 주위에서 형성되는 가슴 피막(breast capsule)에서 유래되었으며, 이러한 피막은 흉터 조직(scar tissue, 이하 흉터 조직으로 표기)이라고도 불린다. 흉터 조직은 인체에 수술이 행하여 지거나 상처가 생겼을 경우에 인체의 면역반응 작용의 일환인 치유과정에서 자연스럽게 형성되는 일종의 부산물로서, 탄성체의 콜라겐, 섬유아세포, 및 혈관류 등 복합물로 구성된다. 흉터 조직은 가슴성형 보형물이 제 위치에 놓이도록 하거나 떠받쳐주는 기능을 하며, 가슴성형 보형물 내부의 성분이 인체 조직 주변으로 확산되어 나오는 것을 방지하거나 지연시키는 장벽으로서의 역할도 수행한다(도 1).

인체의 면역반응은 미생물 따위의 이물질이 몸안으로 침투하게 되면 콜라겐(단백질)의 도움을 통해 백혈구가 이물질을 분해하고 대식세포의 식균 작용을 통해 세포내 섭취, 분해 및 대사작용을 통해 몸밖으로 배출한다(도 2). 그러나 생분해가 되지 않는 실리콘 물질의 경우는 백혈구를 포함하는 단백질과 대식세포의 식세포활동으로 분해되지 않아 제거할 수가 없는 한계점을 갖고 있다(도 3).

도 1을 참조하면, 가슴성형 보형물 주위에 형성된 피막은 탄성체의 단백질 섬유의 복합체로 구성되어 있다. 보통 면역반응 작용이 완료된 이후에는 점도가 높은 콜라겐(단백질) 섬유 복합체가 신체 내의 수분에 의해 희석되어 개개의 단백질 섬유로 분리 및 흩어지게 되어 흉터조직이 없어지는 것이 일반적인 경우이다. 그러나 실리콘 물질의 경우는 생체 내 면역반응 작용 및 대식세포의 식균활동에 의해서도 분해가 되지 않는 성질을 갖는다. 또한 실리콘 물질을 분해하기 위해 추가적으로 더 많은 콜라겐 분자들이 몰려들어 대식세포와 백혈구 등으로 뭉쳐진 복합물이 형성된다(도 3). 이때 대식세포는 분해가 되지 않는 실리콘 물질을 분해시키기 위해 식균 작용의 일환으로 신체 내에 존재하는 다양한 유형의 촉매를 동원하거나 자체적으로 분비하게 된다. 이중에서 특히 활성산소의 경우 실리콘 물질을 포함한 콜라겐 분자들에게도 영향을 미치게 되어 수소 및 공유 결합이 장시간이 경과한 후에 가교결합 구조로 전환될 수 있어 탄성체[도 1. (a)]가 단단한 고체 형상[도 1. (c)]으로 변화하게 된다.

단단한 고체 형상[도 1. (c)]은 일련의 실리콘 물질의 블리딩과 인체의 면역작용이 지속적으로 반복되게 되어 흉터조직 표면에 형성된 입자 형태의 실리콘 물질과 콜라겐의 복합물이 장기간 경과되면, 수소결합과 공유결합으로 이루어진 탄성체의 가슴 피막이 단단한 가교결합 구조로 이루어진 피막구축의 조직으로 변형된다. 이때 피막구축된 조직은 찌그러지고 표면은 오목 볼록한 형상을 가지게 되고, 이로 인해 인체의 생체역학적 활동에 의해 가슴성형 보형물에 압박을 가하게 되어 보형물의 치수 변형에 따른 내용물이 신체 내부로의 블리딩 및 블루밍을 가속화시키는 결과를 초래하게 된다. 이러한 현상이 장기간 지속되면 보형물의 표면에 지속적으로 가해지는 하중에 의해 구조적으로 결함이 발생하고, 이러한 부위를 매개로 하여 크랙(crack)이 발생되어 결국에는 보형물의 파열로 이어지게 된다.

상기에서 언급한 탄성체의 흉터조직이 단단한 피막구축된 조직으로의 전환에 관한 증거는 수많은 학계 연구결과에서 확인할 수 있다. 도 4a는 베이커 단계별 흉터조직과 피막구축된 조직 사이의 물성 변화에 관한 상관 관계를 연구한 결과이다. 베이커 1단계는 탄성체의 흉터조직이고, 베이커 4단계는 피막구축된 조직이다. 도 4a에 따르면, 탄성계수를 측정한 (a)와 인장강도를 측정한 (b)의 경우를 살펴보면 피막구축이 발생한 조직이 흉터조직에 비해 단단함을 확인할 수 있으며, 신율 물성의 지표 인자인 스트레인(strain)에 대한 결과에서도 동일한 경향을 보임을 확인할 수 있었다. 또한, 도 4b에 따르면, 피막구축된 조직인 베이커 4단계를 관찰해보면 일반적인 흉터조직의 매끄러운 표면과는 다른 상당히 울퉁불퉁한 표면을 갖고 있으며, 두께도 베이커 1단계의 피막구축되지 않은 경우와 비교하여 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 피막구축된 조직은 일반적인 흉터조직에 비해 상대적으로 단단하고 표면 요철이 심함을 확인하였고, 이러한 피막구축된 조직이 지속적으로 보형물에 하중을 가하게 되면 블리딩과 블루밍 현상이 발생하고, 표면 요철이 더 심한 경우엔 보형물 파열을 초래할 수 있음을 알 수 있다.

실리콘 겔로 충진된 가슴성형 보형물의 블리딩과 블루밍은 본 발명에서 기술적으로 해결하고자 하는 피막구축, 파열 및 역형성 대세포 림프종과 직접적인 연관성을 갖으며, 가슴성형 보형물 수술 후유증과도 간접적인 연관성을 갖는다.

기존 실리콘 가슴성형 보형물의 블리딩과 블루밍의 원인은 실리콘 소재의 가교결합의 구조적 특이성 및 가교도에서도 기인된다. 도 5를 참조하면, (a)의 에폭시 수지는 대체로 분자량이 작고 반응기가 2개인 2 관능기, 반응기가 3개인 3 관능기 및 반응기가 4개인 4관능기 사이의 가교결합 구조로 형성되어 있어 자유체적(free volume)이 매우 좁고 가교구조의 강도가 강한 특성을 갖는다. 또한 에폭시 수지의 가교결합 반응은 분자량이 작고 반응기 수가 많아 반응성이 빠르게 진행되어 가교도는 95% 수준 이상이 된다.

반면에, 실리콘 수지는 주된 수지와 가교제로 구성되어 있다. 주된 수지는 이액형 타입의 액상 실리콘 고무(LSR: Liquid silicone rubber)이고, 가교제는 반응기가 2개인 2관능기로 에폭시 수지와 비교하여 분자량이 상대적으로 큰 화합물(Siloxanes and silicones, dimethyl, vinyl terminated)인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

주된 수지의 반응기는 다량 존재하지만 주된 수지의 분자량이 매우 크기 때문에 주된 수지 분자 구조의 중간에 반응기가 간헐적으로 존재한다. 이로 인해 이들 사이의 가교결합 구조는 도 5의 (b)에서 보듯이 자유체적이 상당히 넓고 가교구조의 강도도 약한 특성을 갖는다. 또한, 실리콘 수지의 경우는 분자량이 매우 크고 반응기도 많지 않아 가교결합 초기에 분자량이 급격하게 커져 거대분자의 움직임이 급격하게 저하되면서 반응성이 매우 느리게 진행되어 가교도가 대략 80% 수준으로 제한된다는 단점이 있다. 이에 더하여 실리콘 가교결합 구조는 탄성이 매우 우수하여 실리콘 계열의 보형물에 외부의 특정한 힘이 가해지게 되면 가교결합 구조는 수월하게 치수가 변화되어 자유체적이 상당한 수준으로 넓어지게 되어 이를 통한 실리콘 물질의 블리딩 및 블루밍 현상이 가속화되는 원인을 제공한다는 점이다. 또한, 실리콘 수지의 가교도가 낮다는 의미는 가교결합에 참여하지 못하고 따로 떨어져 움직이는 가교제 또는 주된 수지가 존재한다는 것이다. 이러한 미반응 가교제와 주된 수지는 블리딩 또는 블루밍을 초래하는 물질이며, 본 발명에서 기술적으로 해결하고자 하는 피막구축 형성, 파열 발생 및 역형성 대세포 림프종 발병의 핵심적인 원인이 된다.

특히, 블루밍 현상이 심한 가슴성형 보형물은 피막구축된 조직에 의한 지속적으로 가해지는 하중에 의해 보형물 파열을 초래하게 된다. 블루밍(blooming) 현상은 분자량이 다소 큰 유기물이 자유체적의 틈새에 박혀 끼이는 현상이다. 블루밍 현상은 자유체적 구조와 분자량이 큰 유기물 사이의 얽힘 현상과 같은 상호작용에 의해 발생되며, 자유체적의 팽창과 노화가 장기간에 걸쳐 진행되면서 분자구조적으로 강도가 점진적으로 약해지고, 특히 결함이 있는 부위에서 고분자 사슬이 끊어지게 되어 파열을 발생하게 하는 원인을 제공한다. 예를 들어, 고무줄이 어떠한 힘에 의해 당겨져서 팽팽해진 상태로 장시간 경과하게 되면 고분자 고유의 특성인 크립(creep) 현상에 의해 고무줄 미세 구조에서의 미세한 변형이 결함 부위에서 진행되게 되어 결과적으로 고무줄이 끊어지게 된다.

블루밍 현상에 의한 보형물의 파열 가능성은 학계에 보고된 다수의 연구결과를 통해 명확하게 확인할 수 있었다. 도 6은 가슴성형 보형물의 바깥층에 관해 임플란트 지속 기간별 물성의 변화를 측정한 결과이다. 도 6을 참조하면, 임플란트 수술 후 지속 경과에 따라 인장강도, 탄성계수 및 인열강도가 현저하게 약해짐을 알 수 있으며, 특히 블루밍 현상의 존재는 신율 특성이 임플란트 지속 경과에 따라 현저하게 저하되는 현상을 보인 다는 것을 확인할 수 있었다. 신율이 저하되었다는 의미는 탄성체의 가교결합 부위의 자유체적 공간에 분자량이 큰 유기물이 끼여 실리콘 고분자 사슬이 최대한으로 늘려진 상태로 존재함을 의미하며, 블루밍 현상이 발생되었음을 보여주는 증거가 된다. 또한, 블루밍에 따른 신율의 저하는 인장강도, 탄성계수 및 인열강도의 저하를 초래하는 원인으로도 작용된다. 따라서 신율과 강도의 하락이 특정 임계점에 도달하게 되면 파열의 단계로 접어들게 되고, 파열로 인해 다량으로 블리딩되어 나온 유기물에 의한 인체 면역작용의 결과물과 연계되어 발병되는 역형성 대세포 림프종과도 밀접한 연관성을 갖을 수 있음을 명확하게 예측할 수 있었다.

피막구축과 파열을 포함한 역형성 대세포 림프종의 발병의 근본적인 원인은 상기에서 언급된 블리딩 또는 블루밍 현상, 및 블리딩과 블루밍되어 나온 유기물질에 의한 신체의 면역작용의 결과물이 복합적으로 얽혀 발생된 현상이다.

또한, 보형물 제조 공정의 특이성도 핵심적인 원인으로 작용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

전통적인 실리콘 가슴성형 보형물 제조 공정은 도 7에서 보듯이 전반적인 공정이 수작업으로 이루어지고 있다. 간단하게 살펴보면, 표면이 매끈한 실리콘 재질의 가슴성형 보형물은 일단 보형물 형상의 맨드럴을 고점도의 액상 실리콘이 담긴 배합기에서 디핑 공정을 통해 일정량의 실리콘 수지를 코팅하여 경화공정에서 굳히고 냉각한 후에 맨드럴에서 코팅물을 벗겨내어 보형물 외피를 얻게 된다. 최종적인 보형물은 외피 내부에 식염수, 실리콘 졸, 실리콘 겔, 또는 코헤시브 겔을 넣은 후에 완성된다. 그리고 오목볼록한 표면을 갖는 실리콘 보형물 제조공정은 도면에서 보듯이 소금 제거와 폼 각인 방법의 2종류가 있다. 소금 제거 방법은 맨드럴에 실리콘 용액을 코팅한 후 소금 입자를 묻힌 후에 경화와 냉각 공정을 거친 후 물에서 소금을 녹여내거나 솔질로 제거하여 보형물 외피 표면에 오목볼록한 형상을 부여한다. 그리고 폼 각인 방법은 맨드럴에 실리콘 용액을 묻힌 후 고무 또는 폴리우레탄 재질의 폼 제품을 이용하여 보형물 외피가 깊게 파이지 않도록 문지르거나 살짝 접촉시킨 후 떼어내어 오목볼록한 형상을 부여한다.

상기에서 언급한 종래의 제조방법은 현재 실리콘 가슴성형 보형물을 제조하는 대부분의 업체에서 채택하고 있는 방식이다. 상기에서 설명한 바와 같이, 종래의 수작업으로 이루어지는 방식의 한계로 인해 다양한 문제점이 노출되고 있다. 이를 개략적으로 살펴보면, 우선 보형물 외피의 두께가 일정하지 않을 수 있다는 점이다. 보형물의 두께는 맨드럴을 예열하거나 고점도의 실리콘 용액이 담긴 배합조의 온도 조절을 통해 점도를 낮추는 방식으로 조절한다. 이러한 공정의 문제는 실리콘 용액이 반응성이 있는 혼합물이며, 온도가 가해진 조건과 함께 시간의 경과에 따라 약간의 가교결합 반응이 진행되어 점도가 점진적으로 상승하게 된다는 점이다. 따라서 일정한 코팅 두께를 갖는 보형물 외피 제조 자체가 근본적으로 기술적 문제를 야기하는 원인이 되고 있다. 불균일한 코팅 두께는 경화 공정을 통과하게 되면서 열이력의 차이로 인해 가교도의 차이가 발생하며, 뒤 이은 스트리핑 공정에서 벗겨내는 과정에서 보형물 외피의 국부적인 손상이 예상된다. 그리고 소금 제거와 폼 각인 방법은 소금, 솔질, 및 폼 물질을 이용하여 오목볼록한 형상을 부여하는 과정에서 수작업에 따른 영향으로 깊게 파이거나 특히 솔질과 폼 물질을 사용하는 경우에 접촉 후 떼어내는 과정에서 보형물 외피에 실리콘 물질의 찌꺼기(잔해물)가 상당량 존재하게 된다.

상기에서 설명하였던 코팅 두께의 불균일에 의한 가교도의 차이는 강도 및 자유체적의 특성에 지대한 영향을 미치게 되어 블리딩 및 블루밍의 핵심적인 원인으로 작용한다. 그리고 보형물의 외피가 과도하게 파인 자국의 존재는 두께가 얇아져 보형물 파열의 원인으로 작용한다.

종래의 실리콘 가슴성형 보형물의 제조공정의 문제점 중 코팅 두께의 불균일 문제는 학계에 보고된 다수의 문헌에서 명확하게 확인할 수 있다. 도 6에서 보듯이, 인장강도, 탄성계수, 신율 및 인열강도의 물성 편차가 매우 심하다는 점을 통해 확인할 수 있었으며, 종래의 제조공정상의 문제가 예상보다는 심각하다는 사실이 밝혀지게 되었다. 일반적으로 보형물의 코팅 두께가 일정하면 열이력이 고르게 전달되어 가교도가 균일하게 되어 기계적 물성치가 일정하게 나타난다. 그러나 코팅 두께가 불균일하게 되면 열이력의 편차가 발생되어 가교도의 차이가 생겨 기계적 물성의 편차가 심하게 발생된다. 이러한 편차는 블리딩과 블루밍 원인과 직접적인 연관성을 갖으며, 보형물 파열의 원인이 된다.

또한, 보형물 표면에 존재하는 잔해물의 존재도 도 8을 통해 확인할 수 있었다. 도 8은 소금 제거와 폼 각인 방법으로 제조된 보형물의 표면에 대한 SEM 사진이다. 표면에 부착된 정도에 따라 잔해물은 인체 내부에 장기간 존재하면서 흉터조직 또는 피막구축된 조직과의 마찰을 통해 떨어져 나오게 되어 역형성 대세포 림프종의 발병원으로 작용할 수 있다. 특히, 잔해물의 크기가 매우 작은 경우에는 가슴성형 보형물 수술 후유증의 원인으로도 작용할 수 있다.

역형성 대세포 림프종의 증상은 가슴성형 임플란트 수술 이후 평균적으로 7년에서 10년 사이에 발병된다고 하며, 주로 오목 볼록한 타입의 가슴 보형물로 시술 받은 환자에서 문제가 제기되었고, 보형물 표면에서의 통증 또는 체액의 형성으로 인한 부어오름(swelling)이 관찰된다고 한다. 일부 환자의 경우에서는 가슴 보형물의 표면 주위 또는 겨드랑이의 림프절에서 덩어리가 만져진다고 하며, 희귀한 경우로는 림프절이 커지고, 피부 발진, 발열 및 체중 감소 등이 동반된다고 한다.

본 발명의 출원 전에는 오목 볼록한 가슴성형 보형물 주변에서 역형성 대세포 림프종이 어떠한 경로에 의해서 발병되었는지에 대해 명확한 설명을 못하고 있는 실정이다. 이론적인 추정에 의해 바이오 필름 형성에 의한 가능성과 유전적인 요인을 주된 원인으로 간주하고 있다.

본 발명자는 상기의 원인 규명을 위한 각고의 노력 끝에, 보형물의 파열에 의해 다량으로 유출되거나 가교도가 미흡한 가교결합 구조를 통해 블리딩된 유기물을 포함하여 보형물의 표면에서 분리되어 존재하는 잔해물에 대한 인체의 면역반응이 복합적으로 결부되어 있음을 밝혀내게 되었다. 일반적인 인체의 면역반응은 이물질의 크기에 따라 다르게 작용한다. 도 9를 참조하면, 인체의 면역반응의 핵심적인 역할을 담당하는 대식세포는 이물질의 크기에 따라 식균작용을 달리하고 있다. 보통 이물질이 10㎛ 미만인 경우는 단독으로 인식, 부착, 식균 작용을 통해 흡수하여 소화시킨 후 대사작용을 통해 몸밖으로 배출한다. 이물질의 크기가 10㎛에서 100㎛ 사이의 경우는 여러 개의 대식세포가 협동하여 식균작용을 한다. 그리고 이물질의 크기가 100㎛의 이상인 경우는 보통 여러 개의 대식세포가 단일의 거대 대식세포로 전환된 세포융합에 의해 식균작용을 진행하며, 이물질의 크기에 따라 세포융합에 참여하는 대식세포의 수는 증가될 수 있다. 이상의 경우는 대식세포에 의해 분해가 되는 이물질에는 유효하게 적용된다. 그러나 실리콘 수지와 같이 분해가 되지 않는 이물질은 대식세포가 이들을 분해하기 위해 인체 내에 존재하는 각종 효소를 동원하거나 pH를 조절하는 조치를 취하며, 필요에 따라 활성산소를 동원하여 이물질의 분해를 시도한다. 이러한 식균작용은 생분해가 되는 이물질의 경우에는 인체에 커다란 문제를 초래하지 않는다. 그러나 생분해가 되지 않는 실리콘 물질에 대해 대식세포의 식균작용이 작동되게 되면, 분비되는 활성산소(라디칼 보유)와 pH 조절에 따른 산성화는 실리콘 물질뿐만 아니라 콜라겐 섬유에도 치명적인 영향을 미친다.

또한 실리콘 수지는 콜라겐 섬유와 비교하여 상대적으로 안정적인 분자구조를 갖는다는 점과 실리콘 수지의 가교결합에 포함된 반응성이 매우 높은 가교제가 반응에 참여하지 않은 채 상기에서 언급한 다양한 원인에 의해 인체 내부로 유입되게 되면 인체에 치명적인 영향을 초래할 수 있다는 점이다. 즉, 실리콘계 가교제의 위험성은 이를 포함한 실리콘 유기물을 분해시키기 위해 대식세포와 함께 몰려든 콜라겐 섬유들 사이에서의 가교결합에 참여하게 되어 분해되지 않는 탄성체의 복합물을 형성할 수 있는 능력을 보유하고 있다는 점이다. 이때 분비되는 활성산소(라디칼 보유)와 pH 조절에 따른 산성화는 콜라겐 섬유의 다양한 반응사이트(reactive site)에 영향을 초래하여 화학적으로 불안정한 구조로 변화시키어 실리콘계 가교제와의 가교결합이 원활하게 진행되도록 작용한다. 이러한 복합체 또는 실리콘계 가교제가 단독으로 혈관을 통해 인체의 옮겨 다니게 되면 인체내 다양한 증상을 불러올 수 있다. 특히, 6세대 이후의 보형물의 특징을 감안하면 상당히 많은 양의 가교제가 사용되고 있다는 사실과 함께 실리콘 수지의 가교도가 예상보다 높지 않아 반응에 참여하지 못한 가교제가 인체 내로 블리딩되어 유입될 가능성이 매우 높다는 사실이다.

도 10은 콜라겐 섬유의 구성 성분인 아미노산의 구조적 특이성에 대한 간단한 설명이다. 아미노산은 도면에서 보듯이 다양한 반응 사이트를 갖고 있으며, 특히 알파 산소와 알파 수소는 산성 촉매와 활성산소에 의해 쉽게 라디칼로 변화되어 실리콘 수지와의 화학적 결합을 수월하게 형성할 수 있다. 이러한 화학적 결합은 초기에는 탄성체의 구조이지만 인체 내에서 지속적으로 생성되는 활성산소의 작용에 의해 상당한 시간의 경과에 따라 단단한 가교결합 구조체로의 전환도 가능하다. 또한 아미노기와 카복시기의 규칙적인 존재는 콜라겐 섬유 단독의 상태에서는 문제를 초래하지 않으나, 콜라겐 섬유들과 실리콘 수지 복합물 사이의 화학적 결합이 존재하는 상황에서 하이드로젤로 변환되어 인체에 치명적인 물질이 된다. 하이드로젤은 다량의 물을 함유할 수 있는 친수성(극성)의 가교 고분자로, 분해가 되지 않으며 끈적끈적한 덩어리 형태로 인체의 온몸을 돌아다니며 축적되어 문제를 발생시킬 수 있다.

역형성 대세포 림프종의 대표적인 사례를 간단하게 살펴보면, 인체 면역체계에서 중요한 기능을 담당하는 기관으로 림프절이 존재한다. 림프절은 무과립성 백혈구 일종으로 면역 기능에 관여하는 림프구로 채워져 있는 강낭콩 모양의 인체 기관이다. 림프절은 인체의 모든 부위인 대표적으로 쇄골, 겨드랑이, 복부, 서혜(두 다리의 사이) 및 오금(무릎의 구부러지는 오목한 안쪽 부분)에 존재한다. 이들의 기능은 체액을 거르는 체와 같은 역할을 담당하며, 다른 인체 조직으로부터 림프관을 타고 온 실리콘 수지와 같은 유기물을 포함한 다양한 이물질이 림프절로 들어오게 되면, 인체 면역반응에 의해 림프구와 대식세포가 작용을 하게 된다. 또한, 상기에서 언급한, 실리콘 유기물, 콜라겐 섬유들 및 실리콘계 가교제와의 복합물이 화학적 가교 결합으로 형성된 하이드로젤이 존재하게 되면 주변의 수분을 흡수하여 팽창하게 될 것이다. 이러한 증상은 육안으로 림프절이 부어오르는 현상(swelling)으로 관찰할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 실리콘계 가교제는 인체 내의 면역반응에 의해 동원된 콜라겐 섬유들, 각종 활성산소 및 실리콘 유기물 사이의 화학적 가교결합의 원인을 제공할 것이고, 시간의 경과에 따라 가교결합 구조체의 강도는 강해질 수 있어 다양한 유형의 역형성 대세포 림프종 발병의 원인을 제공하는 핵심적인 인자로써 작용할 것이다.

한편, 실리콘 가슴성형 보형물의 표면에 대해 매크로 또는 마이크로 텍스쳐(오목볼록) 형상의 도입은 수술 이후 보형물이 제위치에 놓이도록 하는 기능과 함께 피막구축의 방지를 목적으로 하였다. 그러나 전자의 기능은 효과가 있었으나 후자의 방지는 전혀 효과가 없는 것으로 임상과 학계에서 보고되고 있다.

도 11은 실리콘 보형물 표면의 매크로 및 마이크로 텍스쳐(오목볼록) 특성에 관한 SEM 측정과 접착강도를 측정한 결과이다. 접착강도는 실험용 쥐에 다양한 유형의 매크로 및 마이크로 텍스쳐 타입을 이식하고 6주 경과 후에 실험용 쥐의 조직 표면으로부터 이식된 시편을 떼어내는 데 필요한 힘을 측정하였다. 도면에서 보듯이 빨간색 네모로 표시된 시편의 접착강도가 파란색 네모로 표시된 시편과 비교하여 상당히 높은 수준임을 알 수 있다. 또한, 접착강도가 가장 높은 폴리텍 마이크로탄 제품에서 피막구축이 형성되었음이 100㎛ 비율의 SEM 측정 결과에서 명확하게 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로, 학계는 보형물 표면의 오목 볼록한 정도가 심한 보형물이 피막구축 형성의 주된 원인으로 작용함을 보고하였다. 따라서 업계는 이러한 결과를 기반으로 마이크로 텍스처에서 탈피한 매크로 텍스처 기반의 신제품을 출시하였고, 피막구축의 감소 경향은 향후 확인이 필요하다.

본 발명자는 도 11에 제공된 실리콘 가슴성형 보형물이 코헤시브 겔이 충진된 여러 층의 단단한 외피(바깥층)를 갖는 7세대에서 8세대의 제품임을 확인하였다. 이들 제품의 특징은 발명의 배경이 되는 기술에서도 언급한 바와 같이 바깥층이 단단하고 두꺼워졌음에 주목해야 한다. 특히, 바깥층이 단단해졌음은 실리콘 수지의 조성에 가교제의 함량이 상당하다는 것을 의미한다.

실리콘 수지는 일반적으로 내한성이 탁월한 수지로, -60 내지 -70℃에서도 고유의 부드러운 특성을 유지한다. 그러나 가교제의 사용량 증가에 따라 가교도가 높아짐에 따라 부드러운 특성을 나타내는 온도가 상온까지 상승하게 된다. 이러한 사실은 도 11의 또 다른 해석에 있어 중요한 단서를 제공하게 된다. 즉, 실험용 쥐의 피막구축 형성의 원인이 보형물 표면의 오목 볼록한 형상 자체보다는 표면의 단단함에 있음이 새롭게 밝혀지게 되었다.

보형물의 표면이 오목 볼록하고 단단하다면, 특히 날카로운 형상을 유지하면, 부드러운 탄성체인 생체조직과의 지속적인 마찰 과정에서 보형물의 표면이 연마지(사포)와 유사한 작용을 하게 된다. 따라서 생체 조직은 손상을 입게 되어 만성 염증과 생체의 면역반응에 의해 흉터조직이 강하게 형성될 수 있다. 일련의 과정에서 보형물 표면에 실리콘 물질의 잔해가 존재하게 되면, 상기에서 설명한 바와 같이 피막구축의 형성으로 이어지게 됨을 확인하게 되었다.

본 발명자는 상기에서 피막구축 형성, 파열 발생 및 역형성 대세포 림프종 발병의 원인이 보형물 내용물의 블리딩과 블리밍이 직접적으로 연관되어 있음을 다양한 학계 데이터의 면밀한 분석과 재해석을 통해 규명하였고, 이를 해결하기 위한 구조적 및 조성적 측면의 일체형의 보형물을 개발하게 되었다.

도 12를 참조하면, 본 발명에서 제시하는 (b)와 같은 구조적 및 조성적 일체형의 보형물은 기존 보형물인 (a)의 구조적인 결함인 이음새 주변 및 다층 구조 부위를 중심으로 보형물과 가슴조직 상호간에 가해지는 응력 및 하중이 장기간 집중되어 발생되는 블리딩 및 블루밍을 방지하기 위해 구조적으로 이음새, 패치, 및 다층 구조가 전혀 존재하지 않는 구조적인 측면에서의 일체형의 보형물을 제공한다.

또한, 보형물 내부 및 바깥층의 가교도의 불완전성으로 초래된 미반응 실리콘 수지와 미반응 실리콘계의 가교제의 존재와 자유체적과 연계된 치수 안정성의 불안정함을 극소화하기 위한 조성적인 측면에서의 균일성을 갖는 일체형의 보형물을 제공한다.

본 발명자는 가슴성형 보형물 수술 후유증은 보형물의 무게 또는 강도와 이러한 구조의 보형물과 생체와의 역학적 상호작용에서 기인된 작용과 반작용으로 가해진 충격에서 비롯된 원인임을 규명하게 되었다.

가슴성형 보형물 수술 후유증은 코헤시브 겔과 여러 층으로 구성된 단단하고 두꺼운 바깥층 구조를 갖는 6세대에서 8세대의 보형물에서 새롭게 드러난 증상이다. 학계에선 이러한 증상에 대해 인체의 면역반응 특히 자기면역질환을 의심하고 있으며, 가슴성형 보형물에 적용된 특정물질의 반응성 및 바이오 필름에 의한 추정을 주된 원인으로 가정하고 해결 방안을 모색하고 있다.

본 발명자는 상기에서 언급한 원인도 어느 일정 부분 관여함을 밝혀내었고, 보다 더 중요한 원인은 보형물과 신체 조직 사이의 생체역학적 상호작용이 핵심적으로 작용되었음을 다양한 문헌 조사와 끊임없는 연구를 통해 규명하게 되었다. 또한 보형물의 무게와 강도도 하나의 원인으로 작용함도 확인하게 되었다.

도 13은 자기 면역 질환과 실리콘 물질의 반응성이 가슴성형 보형물 수술 후유증에 미치는 영향을 개략적으로 나타낸 것이다. 가슴성형 보형물 주변에 형성되는 흉터조직은 신체의 면역반응의 일환으로 자연스러운 치유과정을 통해 형성된다. 이러한 흉터 조직은 탄성체의 콜라겐 섬유들로 구성되어 있다. 그러나 보형물과 가슴 생체 조직과의 역학적 상호작용에 의해 가해지는 하중에 의해 보형물의 내용물이 점진적으로 블리딩되어 나오게 되면 면역반응을 통해 흉터조직이 단단해지게 된다. 단단해진 흉터조직이 생체역학적 상호작용에 의해 가슴 생체 조직을 통해 가해진 하중의 강도가 강해지면서 블리딩된 유기물의 양이 많아지게 되면 일련의 면역반응을 통해 피막구축이 형성된다. 또한 보형물이 피막구축된 조직으로부터 보다 강한 하중을 받게 되면 블루밍 현상이 발생하여 결국엔 보형물 바깥층의 기계적 강도가 약해져 파열로 이어지게 된다.

파열로 인해 다량의 실리콘 유기물이 인체 내부로 유입되면 상당한 부분은 인체의 면역시스템에 의해 상기에서 설명한 복합체를 형성하고, 일부의 성분은 혈액순환을 통해 인체의 각 조직에 영향을 미치게 된다. 특히 실리콘계 가교제는 내분비계 교란물질(환경호르몬)과 유사한 역할을 하게 되어 신체 내의 장기 및 조직의 이상 반응을 야기하게 된다. 이러한 일련의 과정을 통해 인체 내의 정상적인 호르몬이 제기능을 발휘하지 못하게 되어 다양한 부작용을 포함한 자기 면역 질환의 원인을 제공하게 된다. 그리고 상기에서 언급한 복합체의 경우는 혈액 순환을 통해 체내의 혈관을 포함한 장기 및 조직에 축적, 체류 및 블로킹을 초래하여 원인 불명의 가슴성형 보형물 수술 후유증을 발생시킨다.

가슴성형 보형물 수술 후유증은 상기에서 언급한 자기 면역 질환과 실리콘 물질의 반응성에서 일정 부분의 원인을 찾을 수 있다. 그러나 수많은 증상을 설명하기엔 역부족이며, 설명되지 않는 부분이 상당히 존재하여 추가적인 연구를 시도한 끝에 결정적인 원인을 밝혀내게 되었다.

도 14는 인체의 가슴 부위에 존재하는 다양한 조직들에 대한 기계적 특성 측정과 인간의 다양한 활동에 의해 초래되는 가슴 조직 내의 하중들에 대한 종래 기술의 연구 성과 중 일부를 발췌한 결과이다. 인체의 가슴 부위에는 갈비뼈, 근육, 및 수많은 인대로 구성되어 있으며, 이러한 가슴 조직들이 인간의 신체적인 활동인 서있는 자세, 무릎 끓어 엎드린 자세, 걷거나 뛰거나 점프하는 자세, 및 똑바로 등 대고 누운 자세를 취하였을 경우에 가슴 부위에 가해지는 하중에 대해 측정한 결과, 걷거나 뛰거나 수직으로 점프하는 경우에 상당한 힘이 가해짐을 확인할 수 있었다. 특히, 가슴 부위에 존재하는 탄성이 매우 우수한 수많은 인대로 인해 격렬한 신체적인 활동이 있는 경우엔 보형물의 중량에 인대의 반발력이 가미되어 인체에 미치는 영향은 상상을 초월할 것으로 판단된다.

도 15는 가슴 보형물과 가슴 부위 조직과의 생체역학적 상호작용에 대한 설명이다. 가슴 보형물 중량의 중요성은 가슴 조직의 대표적인 인대 및 근육 사이에 무거운 보형물이 놓인 상태에서 인체의 신체활동에 따른 작용과 반작용에 의한 엄청난 하중이 가슴 조직 주변의 갈비뼈, 각종 장기, 및 혈관 등에 가해지기 때문이다. 또한 이러한 하중이 일시적인 현상이 아닌 지속적으로 가해진다면 신체의 각 부위에서 느껴지는 증상은 매우 클 것이다.

보형물의 무게와 강도는 초기에는 적었으나, 무게가 급격하게 증가하게 된 계기는 실리콘 수지의 가교결합으로 형성된 자유체적의 면적이 넓고 약하여 블리딩 현상이 심하게 발생하게 되자 이러한 문제를 해결하기 위해 3세대 보형물에서부터 현재에 이르기까지 적용된 방법 중의 하나가 실리콘 수지와 화학적으로 결합시킨 실리카 물질을 이용하여 자유체적을 메꾸어 저분자량 실리콘의 블리딩을 최소화하고자 한 것이 계기가 되었다. 현재 가슴성형 보형물에 사용되는 실리콘 수지에 사용된 실리카 함량은 대략 60% 이상의 상당한 수준임을 알 수 있다. 도 16은 실리콘 수지의 무게 감량에 대한 TGA 분석 결과이며, 현재 업계에서 사용 중인 대표적인 실리콘 수지로 실리카의 함량이 대략 67%이다.

표면 강도는 코헤시브 겔로 충진된 보형물이 적용되기 시작한 6세대에서 8세대의 제품에서 여러 층의 두껍고 단단한 바깥층을 적용하면서 강해지기 시작하였다. 표면 강도는 가슴성형 보형물 수술 후유증에는 간접적인 연관성을 보이고 있으며, 피막구축 형성에서는 직접적인 연관성을 갖는 것으로 확인되었다.

본 발명자는 상기에서 가슴성형 보형물 수술 후유증 발병의 원인이 보형물과 가슴조직의 생체역학적 상호작용 및 보형물의 중량과 직접적으로 연관되어 있음을 수년간의 실무적인 경험과 끊임없는 연구를 통해 규명하였고, 이를 해결하기 위한 방사형의 셀 구조의 보형물을 개발하게 되었다.

도 17 (a)는 기존 6세대에서 현재의 보형물까지 보여지는 보편적인 구조로 고함량의 실리카와 고점도의 코헤시브 겔로 충진된 보형물이 주류를 이루고 있다. 이러한 보형물은 전반적으로 단단하고 무거운 특성으로 인해 생체역학적 상호작용에서 초래된 충격 또는 하중이 가슴 조직(갈비뼈, 근육, 각종 혈관 등)으로 직접적으로 가해지게 되어 다양한 유형의 가슴성형 보형물 수술 후유증을 야기한다.

본 발명자는 이러한 보형물의 단점을 혁신적으로 해결하기 위해 다양한 셀의 기하학적인 측면에서의 모폴로지를 제어하여 보형물의 중량을 획기적으로 낮춤과 동시에 생체역학적 상호작용으로 인해 가해지는 충격 또는 하중을 완벽하게 흡수 또는 제거하는 방사형의 셀 구조의 보형물을 개발하게 되었다.

또한 방사형의 셀 구조는 도 18에서 보듯이 보형물 중앙의 아래 ① 부위의 셀을 기준으로 하여 사방으로 다양한 특성을 갖는 셀을 순차적으로 배열하여 보형물의 탄성 복원력을 극대화하여 치수 안정성을 획기적으로 개선하였다.

보형물 중앙 아래 ① 부위의 셀은 원형의 닫힌 셀 100%의 구조로 되어 있으며, 셀 벽이 두껍고 셀 밀도, 셀 크기 및 가교 밀도가 낮아 신체 외부 및 가슴 조직에서 보형물에 가해지는 충격을 흡수하여 완벽하게 제거하는 점성 특성이 강한 기하학적 구조이다. 닫힌 셀은 ① 부위의 셀 내에 형성된 미세크기의 원형의 기공으로서 몰드 내에서 가스 팽창시 형성된 기공이다.

반면에 보형물 중앙에서 보형물 외주면 방향으로 셀은 도 18에서 보듯이 셀 형태는 원형, 타원형 및 긴 타원형의 구조를 갖으며, 열린 셀 구조는 보형물 중앙의 바로 위 구조가 가장 높고 보형물 외주면 방향으로 적어지며, 셀 벽의 두께는 보형물 외주면 방향으로 갈수록 얇아지나 가교밀도, 셀 밀도 및 셀 크기는 증가하여 탄성 특성이 강한 기하학적 구조이다. 이러한 구조는 신체 외부 및 가슴 조직에서 보형물에 가해지는 충격 또는 하중을 단계적으로 흡수하여 보형물의 중앙에서 완벽하게 제거되어지도록 하는 완충 역할을 한다. 열린 셀은 몰드 내에서 가스 팽창시 형성된 미세크기의 기공으로서 아령 형상(

)의 구조를 가진다.

또한 보형물 중앙 아래 ① 부위는 나노 셀 밀도, 크기 및 가교밀도가 낮아 중량이 외주면 방향의 보형물과 대비하여 상대적으로 무거워 보형물 수술 이후 보형물의 이탈 방지와 정상 위치에 놓이도록 하는 기능을 부여하며, 보형물 외주면 방향인 ⑤ 부위로 갈수록 나노 셀 밀도, 크기 및 가교밀도가 높아 중량이 보형물 중앙 아래 부위 대비하여 상대적으로 가벼워 탄성 복원력이 높아져서 보형물 수술 이후 보형물의 주름짐, 잔물결 또는 찌그러짐 현상을 극소화하는 효과가 우수하다.

본 발명에서 구현한 일체형의 방사형 셀 구조는 셀의 기하학적인 모폴로지를 효과적으로 제어함으로써 가슴 보형물과 외부에서 가슴조직에 가해지는 하중과 충격을 완벽하게 흡수하여 제거할 수 있는 우수한 효과를 가진다.

본 발명을 통해 개발된 기술은 상기에서 언급된 가슴성형 보형물로의 적용에 있어 하나의 예시에 불과하며, 인체에 삽입되는 각종 임플란트로도 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 가슴 성형 보형물을 제조하는 과정에 대해서 도 19를 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 가슴 성형 보형물을 제조하는 방법을 설명하는 모식도이다.

도 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 가슴 성형 보형물의 제조방법은 실리콘 용액 혼합물을 준비하는 단계(S10), 실리콘 용액 혼합물을 투입하는 단계(S20) 및 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀 구조를 형성하는 단계(S30)를 포함하고, 실리콘 충진 셀을 가열시키는 단계(S40) 및 인체 주입용 성형 보형물을 획득하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.

즉, 일체형의 방사형 셀 구조의 가슴성형 보형물 제조는 도 19에서 보듯이 액상 실리콘 고무 혼합물을 1차 배합기와 2차 정체형 교반기를 이용하여 정교하게 분산과 분배된 실리콘 용액 혼합물로 제조하고, 보형물 형상과 동일한 몰드(mold)에 가교도별에 따른 액상 실리콘 혼합물을 투입하여 1차 가교시키며, 적당한 온도로 가열 및 살균 처리된 공기 또는 질소 또는 탄산 가스를 투입하여 발포와 동시에 2차 가교시키며, 투입된 가스 배출 완료 후 최종적인 3차 가교를 통해 몰드의 형태를 갖는 일체형의 방사형 셀 구조의 가슴성형 보형물의 제조를 완성한다.

세부 단계별로 살펴보면, 본 발명에 따른 실리콘 용액 혼합물을 준비하는 단계(S10)는 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물을 준비하는 단계이다.

본 발명에 사용된 실리콘 수지는 이액형 타입의 액상 실리콘 고무(LSR: Liquid silicone rubber)로, 주된 수지와 촉매가 섞여 있는 혼합물 (A)와 가교제, 보조 수지 및 필요에 따라 충전제(실리카)가 섞여 있는 혼합물 (B)로 구성되어 있다. 몰드에 투입되는 실리콘 용액은 혼합물 (A)와 혼합물 (B)를 동량의 비율로 섞은 후 정체형 혼합기를 통과시켜 얻은 균일하게 분산과 분배된 혼합물이 바람직하다.

실리콘 용액의 혼합물 (A)와 (B)는 점도가 각각 10만 cps(centi poise) 수준으로 매우 끈적끈적한 크림 형상의 액체로, 일반적인 교반기로는 균일한 분산과 분배 특성을 갖는 혼합물을 얻을 수 없어 정체형 혼합기를 사용하는 것이 바람직하다. 혼합물에 포함된 다양한 성분들이 균일하게 섞여 있지 않은 분산과 분배가 불량한 상태는 가교도와 자유체적의 불균일한 특성으로 인해 파열의 원인인 기계적 강도의 급격한 저하를 초래한다.

실리콘 용액의 혼합물 (A)와 (B)의 혼합 비율은 열분석기를 통해 얻어진 경화피크의 최대 온도를 기준으로 피크 폭의 온도가 5℃ 이상에서 30℃ 이하 사이일 때의 조건으로 선정하는 것이 바람직하며, 경화피크의 최대 온도를 기준으로 피크 폭의 온도가 5℃ 이상에서 20℃ 이하 사이의 조건으로 선정하는 것이 더 바람직하며, 경화피크 폭의 온도가 5℃ 이상에서 10℃ 이하일 때의 조건으로 실리콘 용액의 혼합물 (A)와 (B)의 비율을 선정하는 것이 가장 바람직하다.

경화피크의 폭은 가교도의 용이성과 자유체적의 특성을 파악할 수 있는 중요한 인자이며, 경화피크의 폭이 넓다는 의미는 액상 실리콘 고무의 가교결합 반응이 넓은 온도 범위에서 진행되는 경우로 보통 분자량이 큰 열경화성 수지에서 흔하게 관찰된다. 이러한 경우는 가교결합 초기 반응의 진행이 상대적으로 낮은 온도에서 빠르게 진행되어 가교도가 높아지고 분자량이 급격하게 커지게 되며, 말기 반응은 급격하게 증가된 고분자량 실리콘 사이의 반응성이 급격하게 저하하게 되어 반응이 높은 온도에서 진행되게 되어 최종적인 가교도는 80% 이상으로 진행되기 어렵다. 그리고 가교결합 구조의 자유체적은 전반적으로 넓은 것이 특징이다. 따라서 실리콘 용액 혼합물의 (A)와 (B)의 혼합 비율을 조정하여 경화피크의 폭이 10℃ 내외인 조건을 선정하는 것이 중요하다.

상기의 실리콘 용액 혼합물은 실리카의 함량을 0.1부피% 이상에서 40부피% 이하 사이로 함유하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.l부피% 이상에서 30부피% 이하 사이로 함유하며, 가장 바람직하게는 0.l부피% 이상에서 20부피% 이하로 함유할 수 있다.

본 발명은 실리카 함량을 저감시킴으로써 성형 보형물의 무게를 줄여 성형 보형수술 이후의 후유증을 최소화할 수 있다. 이를 위해 성형 보형물의 무게와 형상을 도 18에서와 같이 탄성체의 셀 구조 형성을 통해 실리카 함량을 줄일 수 있다. 본 발명의 셀은 형태가 둥근 형태에서 기다란 타원형까지 다양하며, 크기 및 형태도 상이하다. 이러한 특성으로 인해 본 발명의 가슴 보형물은 무게가 획기적으로 줄어들게 되어 외부의 충격(하중)에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

도 18을 참조하면, 1번의 위치는 둥근 닫힌 셀이 존재하는 점성 영역으로서 외부에서 가해지는 충격(하중)을 제거하는 역할을 하며 성형 보형물의 중심추 역할을 한다. 도 18의 1에서 5로 갈수록 셀은 크기가 커지고 타원형과 긴 타원형의 형태가 많아지면서 탄성(복원력)이 우수해진다. 또한 셀은 내부가 비어 있는 공간으로서 이러한 구조가 많아질수록 실리콘 수지의 사용량을 줄일 수 있고, 그에 따라 실리카의 사용량도 줄일 수 있게 된다. 예컨대, 종래의 실리카의 사용량은 기존 크기 600mL 기준으로 실리콘 수지의 사용량 대비 60부피%인 반면, 본 발명의 경우 실리콘 수지의 사용량이 줄어듬에 따라 복수의 셀층 구조를 구비한 본 발명에 사용되는 실리카의 사용량은 600mL 기준으로 최소 40부피% 이하로 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 복수의 셀 구조는 도 19에서와 같이 실리콘 수지와 가교제가 섞여있는 혼합물에 약간의 가스를 포함하는 상태로 (b)와 같이 가교도가 상이한 3 내지 4종의 약간의 가스가 포함된 형태로 적층된다. 가교도를 달리하는 이유는 각 혼합물 내에 가스 함유량을 조절하기 위함이며 가교도가 높을수록 가스 함유량이 많아진다. 즉, (b)의 적층시 맨 아래에 있는 혼합물은 가교도가 낮아 가스 함유량이 적고, 위에 놓여진 혼합물은 가스 함유량이 상대적으로 많다. 실리콘 혼합물의 적층이 완료되면 몰드의 상부층을 덮고 압력과 온도가 가해진 상태로 추가의 가스를 투입하고 일정 시간 경과 후 투입된 가스를 배출하게 되면 (c)와 같은 소량의 실리콘 혼합물이 (d)와 같이 부풀어 올라 몰드 형상에 채워지고, 적층된 실리콘 혼합물의 특성에 따라 다양한 형상과 크기를 갖는 셀이 형성된다. 따라서, 기존의 가슴 보형물이 실리콘 수지 600g을 사용하여 보형물을 만들었다면 본 발명은 실리콘 수지 400g만으로더 기존 가슴 보형물과 같은 크기를 제조할 수 있게 되고, 이에 따라 실리카 사용 함량도 종래의 경우 실리콘 수지의 사용량 대비 60부피%인 반면, 본 발명의 경우 실리콘 수지의 사용량이 줄어듬에 따라 실리카의 사용량은 최소 40부피% 이하로 줄일 수 있게 된다.

상기의 실리카 함량은 중량% 측면에서는 도면 19의 (a)단계에서 (b)단계로 투입되는 혼합물 4종에서 모두 동일하다. 그러나 부피% 측면에서는 (c)와 (d)단계의 가열된 가스의 주입과 배출에 따른 셀 구조의 형성에 따라 실리카의 함량은 달라지게 된다. 즉, 셀의 기하학적 모폴로지에 변화가 생기게 되어 도면 (e)와 같이 보형물의 중앙 아래 영역은 실리카의 부피%가 높고 보형물 외주면에 가까울수록 실리카의 부피%는 급격하게 감소한다. 이러한 특성으로 인해 보형물의 탄성 복원력을 극대화하였으며 가슴 조직과의 생체역학적 상호작용을 극소화 하였다.

상기의 실리콘 용액 혼합물은 실리카를 제외한 주된 실리콘 수지와 보조 실리콘 수지는 가교제와의 가교 반응에 참여하는 반응기를 보유하고 있거나 반응기를 보유하지 않은 경우엔 분자량이 10만 이상의 것이 바람직하다. 또한 저비점의 유기물의 함량은 1중량% 이상에서 3중량% 이하 사이로 관리하는 것이 바람직하다. 다량의 저비점 유기물의 존재는 본 발명의 방사형의 셀 구조 형성에 치명적인 악영향을 미친다. 저비점의 유기물 함량은 열분석기인 TGA 분석을 통해 확인하며, TGA 분석에서 150℃ 이상에서 200℃ 이하 사이에서 상기의 무게 감량이 확인되면 속슬렛 추출기를 활용하여 제거 후에 사용하는 것이 바람직하다.

상기의 실리콘 용액 혼합물에 사용되는 주된 수지 및 보조 수지는 실리콘 수지가 사용될 수 있으며, 수지의 주쇄 및 곁사슬에 단단한 벤젠 구조가 포함된 타입은 배제한다. 또한, 백금 촉매를 사용하는 부가반응(addition reaction) 방법에 의해 제조되는 타입이 바람직하다.

본 발명에서의 보형물 제조에 있어서, 실리콘 용액은 혼합물 (A)와 혼합물 (B)를 동량의 비율로 섞은 후 정체형 혼합기를 통과시켜 분산과 분배가 균일한 혼합물을 사용한다.

실리콘 용액 혼합물 제조에 사용되는 정체형 혼합기는 혼합물의 균일한 분산과 분배 특성 및 일정한 수준의 가교도를 확보하기 위해 가열 장치를 부착하며, 셀 구조의 형성을 위해 적절한 위치에 가스 주입 장치를 설치할 수 있다.

실리콘 용액 혼합물을 투입하는 단계(S20)는 상기 복수의 실리콘 용액 혼합물을 몰드에 순차적으로 투입하는 단계이다.

균일한 실리콘 용액 혼합물은 가열 장치를 부착한 정체형 혼합기를 통과시키는 속도를 조절하여 가교도를 달리하는 4종의 혼합물을 가열장치가 부착된 몰드 내부로 순차적으로 신속하게 투입한다 [도면 19 (a)와 (b)]. 가교도는 정체형 혼합기 내부의 체류시간과 가열장치를 통해 가해지는 온도 조건에 의해 좌우된다.

상기의 공정에서, 몰드에 맨 처음으로 투입하는 혼합물의 가교도가 가장 낮으며, 순차적으로 위에 투입된 순서로 가교도는 상승한다. 가교도의 차이를 두는 이유는 셀의 크기와 형태를 좌우하는 핵심 인자이기 때문이며, 일반적으로 가교도가 낮을수록 구형의 셀 벽이 두꺼운 닫힌 셀이 형성되고, 가교도가 높을수록 긴 타원형의 셀 벽이 얇은 열린 셀 위주의 구조가 형성된다.

상기의 혼합물 4종의 가교도는 맨 아래의 혼합물은 10% 이하로, 두번째 혼합물은 10% 이상에서 20% 이하로, 세번째 혼합물은 20% 이상에서 30% 이하로, 마지막 혼합물은 30% 이상에서 40% 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 실리콘 용액 혼합물 투입 속도와 가교도는 열분석기를 이용한 동적 및 정적 가열 테스트법에 따른 경화피크 분석을 통해서 결정하고 확인한다.

방사형의 복수의 실리콘 충진 셀 구조를 형성하는 단계(S30)는 상기 몰드 내에 가열된 가스가 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물 내로 투입되어 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀 구조를 형성하는 단계이다.

몰드 내에 실리콘 용액 혼합물 4종이 투입되면 몰드의 상부를 덮은 후 단단하게 볼트로 고정한다 [도면 19 (c)]. 그리고 나서 몰드 하부의 가스 주입구를 통해 적당한 온도로 가열 및 살균 처리된 공기 또는 질소를 일정량 투입한다.

가스의 주입은 몰드 하부의 정중앙 부위이며, 상세하게는 맨 처음 투입된 혼합물의 중앙 위치가 바람직하다. 맨 처음 투입된 혼합물은 가슴성형 보형물의 중심추 역할을 하며, 추후 가슴성형 보형물의 수술 이후 보형물이 정상 위치에 놓이도록 하는 기능을 한다.

또한 가스의 배출은 몰드 상부와 옆면에 설치된 17개 이상에서 25개 이하의 배출구를 통해 이루어지며, 상세하게는 몰드 상부의 맨 중앙에 1개의 배출구를 설치하고 그 다음 원형으로 8개를 설치하고 몰드 상부의 옆면에 8개 이상에서 16개 이하로 설치하는 것이 바람직하다. 가스의 배출구가 25개 이상이면 도면 18에서 제시한 특성을 갖는 방사형의 셀 구조가 형성은 되나 탄성 복원력의 핵심인 길쭉한 타원형 형상의 셀이 완벽하게 형성되지 않아 제기능을 발휘하지 못하게 된다. 또한 투입된 가스는 신속하게 동시에 배출시킨 후 배출구는 신속하게 닫는다. 그렇지 않으면 열린 셀의 비율이 지나치게 높아지게 되어 탄성 복원력의 저하를 초래한다.

가열된 공기 또는 질소 또는 탄산 가스의 투입 속도, 함량, 배출속도, 및 배출구의 개폐속도에 따라 실리콘 용액 혼합물은 몰드의 형상에 맞게 팽창하게 되어 다양한 크기와 형상을 갖는 셀 구조를 형성한다 [도면 19(d)]. 또한, 가스 주입에 따라 형성된 셀 구조를 통해 열의 흐름이 원활해지게 되어 2차 가교가 진행된다.

셀의 크기와 형상은 (a)와 (b) 단계의 조건인 실리콘 용액 혼합물 투입 속도, 가교도, 및 (c) 단계에서 투입되는 공기 또는 질소 또는 탄산 가스의 함량에 직접적으로 좌우된다. 투입되는 가스의 함량은 가스에 가해진 온도의 함수로서 표현된다.

몰드에 투입되는 가스의 온도는 90℃ 이상에서 100℃ 이하 사이가 바람직하다. 상세하게는 50℃ 이상에서 70℃ 이하 사이가 좀더 바람직하다. 좀더 상세하게는 열분석기 분석을 통해 얻어진 경화피크의 최대점 온도가 가장 바람직하다. 이때의 가스 주입 시간과 속도는 가교도가 70% 이하인 영역에서 선정하는 것이 바람직하다. 가교도가 70% 이상이 되면, (d)단계의 3차 가교에서 발생될 수 있는 저비점 유기물과 완벽하게 배출되지 못한 가스가 보형물 쉘 부위에 갇히게 되어 커다란 셀이 형성될 수 있음에 주의해야 한다. 가교도 70%는 열분석기를 이용한 동적 및 정적 가열 테스트법에 따른 경화피크 분석을 통해서 확인한다.

또한 본 발명의 셀 구조 형성은 가스 주입법에 따르며, 가스 주입은 도 19의 (a) 단계 또는 (c) 단계 중 어느 한단계 또는 두 단계 모두에서 순차적으로 적용될 수 있다. 바람직한 가스 주입법은 두 단계 모두에서 순차적으로 적용되는 것이며, (a) 단계는 셀 형성의 핵제(nucleating agent)로서 작용하며, (c) 단계는 (a) 단계에서 형성된 셀을 기반으로 보형물의 중앙 아래 부위에서 보형물 쉘 부위로의 다양한 형상과 특성을 갖는 셀이 효과적으로 형성되도록 한다.

본 발명에 있어서, 유기 및 무기 화학발포제를 이용하는 화학적 발포 방법과 저비점 유기물 또는 용제를 사용하는 물리적 발포 방법은 발포구조 형성 후 발포체에 필연적으로 잔존하게 되는 다양한 유형의 잔존물이 인체와의 생체적합성 문제를 야기할 수 있어 사용을 배제한다.

실리콘 충진 셀을 가열시키는 단계(S40)는 상기 투입된 가스의 배출과 동시에 상기 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀을 70℃ ~ 100℃의 온도 범위로 가열시키는 단계이다.

가스 주입과 배출이 완료된 이후에는 3차 가교를 90℃ 이상에서 100℃ 이하 사이로 진행하는 것이 바람직하다. 상세하게는 70℃ 이상에서 80℃ 이하 사이로 진행하는 것이 좀더 바람직하다. 좀더 상세하게는 열분석기를 통해 얻어진 경화피크의 최대점 온도를 기준으로 좌측 1/3선의 온도를 선정하는 것이 가장 바람직하다. 또한 가장 바람직한 온도 조건은 보형물의 크기가 커지고 중량이 무거울수록 경화피크 최대점 온도를 기준으로 좌측의 1/4선 또는 1/5선의 온도를 선정하는 것을 적극 추천한다.

만일의 경우, 우측 1/3선의 온도를 선정하게 되면 보형물의 표면 가교도가 급격하게 상승하게 되어 내부로의 열 흐름을 차단하는 효과를 초래하여 내부의 가교도가 표면의 가교도에 비례하여 상승하지 않는 문제점이 발생하게 되어 궁극적으로 보형물의 내부는 가교도가 90% 이상에 도달하지 못하게 된다. 그리고 표면과 내부의 가교도 차이가 30% 이상에서 40% 이하 사이가 되면, 내부의 가교반응 진행에 의해 발생될 수 있는 미량의 저비점 유기물질이 표면의 치밀한 가교구조를 통해 빠져나가지 못하게 되어 계면 사이에 커다란 셀이 형성될 수 있다.

3차 가교에 필요한 시간의 선정은 역시 열분석기를 이용한 동적 및 정적 가열 테스트법에 따른 경화피크 분석을 통해서 확인한다.

인체 주입용 성형 보형물을 획득하는 단계(S50)는 상기 가열된 복수의 실리콘 충진 셀을 상온까지 일정한 속도로 냉각시켜 인체 주입용 성형 보형물을 획득하는 단계이다.

최종적으로 3차 가교가 완료되면 몰드의 온도를 상온까지 일정한 속도로 냉각시킨 후 몰드의 상부와 하부를 분리하여 본 발명의 일체형의 방사형 셀 구조의 가슴성형 보형물을 얻는다 [도면 19(e)].

상기의 제조공정을 통해 얻어진 일체형의 방사형 셀 구조의 보형물은 여러 검증 절차를 통해 완성된다.

우선, 가교도는 블리딩 및 블루밍 현상과 밀접한 연관성을 갖으며, 가교도가 100%에 근접할수록 블리딩과 블루밍 현상이 극소화 된다. 가교도는 아래 도면에서 보듯이 상기에서 얻어진 보형물의 각각의 부위별로 가교도 편차를 확인하기 위해 일정량의 샘플을 취하여 열분석기를 이용한 동적 가열 테스트법에 따른 경화피크 분석을 통해 확인한다.

100%의 가교도는 도면에서 보듯이 동적 가열 테스트 절차에 따라 측정된 경화피크가 완벽하게 보이지 않은 것으로 확인할 수 있다.

상기에서 얻어진 일체형의 방사형 셀 구조의 보형물에 대한 가교도 검증 결과, 가교도가 95% 이하인 경우는 실리콘 수지와 가교제의 가교반응에 참여하지 못한 미반응물이 소량 존재함을 의미한다. 미반응물은 보형물에서 가슴조직으로의 블리딩 및 블루밍 발생의 인자로 작용하게 된다. 이는 가교도 정도에 따른 자유체적의 특성에 의해서도 크게 좌우된다.

상기의 열분석기를 통해 100%의 가교도를 얻은 일체형의 방사형 셀 구조의 보형물에 대한 최종적인 검증 작업으로 블리딩 및 블루밍 발생 가능성 여부는 속슬렛 추출장치를 이용하여 추가로 확인한다. 속슬렛 추출 시 사용되는 용매는 물을 포함한 알코올 등 극성용매 3 내지 4종이며, 온도 조건은 각각 사용되는 용매의 비점을 기준으로 10℃ 이하의 조건을 선정하여 실시한다.

한편, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

인체 주입용 성형 보형물에 있어서,
실리콘 충진물을 포함하고, 상기 보형물 중앙에 상기 실리콘 충진물이 형성된 제1 실리콘 충진 셀; 및
상기 제1 실리콘 충진 셀의 외부면을 감싸며 상기 보형물 중앙을 중심으로 방사형으로 형성되고, 상기 제1 실리콘 충진 셀의 실리콘 가교밀도와 상이한 가교밀도로 형성된 실리콘 충진물을 포함하는 제2 실리콘 충진 셀;을 포함하고,
상기 실리콘 충진물은 실리콘 수지, 가교제 및 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
제1항에 있어서,
상기 인체 주입용 성형 보형물은 가슴, 유방, 엉덩이, 코, 턱, 이마, 종아리, 허벅지 및 주름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상에 사용되는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
제2항에 있어서,
상기 인체 주입용 성형 보형물은 가슴 또는 유방에 사용되고,
상기 인체 주입용 성형 보형물은 반원형 형상 구조이며,
상기 제1 실리콘 충진 셀은 상기 반원형 형상의 보형물의 하부면 중앙에 반원형 형상으로 형성되고,
상기 제2 실리콘 충진 셀은 상기 제1 실리콘 충진 셀의 외부면을 반원형 형상으로 감싸며 상기 보형물 중앙을 중심으로 방사형으로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 인체 주입용 성형 보형물의 가교도는 95% 이상인 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 보형물에 함유된 실리카 전체 함량은 상기 보형물 부피 기준으로 -20℃ ~ 40℃의 온도 범위에서 0.1부피% ~ 40.0부피%인 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제2 실리콘 충진 셀의 외부면에 순차적으로 배치되는 복수의 실리콘 충진 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
제6항에 있어서,
상기 제1 실리콘 충진 셀의 가교밀도가 상기 제2 실리콘 충진 셀의 가교밀도보다 낮고,
상기 제1 실리콘 충진 셀은 미세크기의 기공인 원형의 닫힌 셀을 구비하고,
상기 제2 실리콘 충진 셀은 미세크기의 기공인 타원형에 가까운 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물.
인체 주입용 성형 보형물 제조에 있어서,
가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물을 준비하는 단계(S10);
상기 복수의 실리콘 용액 혼합물을 몰드에 순차적으로 투입하는 단계(S20); 및
상기 몰드 내에 가열된 가스가 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물 내로 투입되어 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀 구조를 형성하는 단계(S30);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 투입된 가스의 배출과 동시에 상기 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀을 70℃ ~ 100℃의 온도 범위로 가열시키는 단계(S40); 및
상기 가열된 복수의 실리콘 충진 셀을 상온까지 일정한 속도로 냉각시켜 인체 주입용 성형 보형물을 획득하는 단계(S50);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 S10단계에서, 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물은 40% 이하의 가교도를 갖는 것을 특징으로 하고,
상기 S30단계에서, 상기 가열된 가스가 상기 가교도를 달리하는 복수의 실리콘 용액 혼합물 내로 투입되어 형성된 방사형의 복수의 실리콘 충진 셀은 70% 이하의 가교도를 갖는 것을 특징으로 하고,
상기 S40단계에서, 상기 가열된 복수의 실리콘 충진 셀은 95% 이상의 가교도를 갖는 것을 특징으로 하는,
일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 S10단계는,
준비된 상기 복수의 실리콘 용액 혼합물을 가열장치 및 가스주입장치를 구비한 정체형 교반기에 통과시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 S30단계에서,
상기 몰드는 주입할 인체에 대응한 보형물 형상이고,
상기 가열된 가스는 상기 몰드의 하부 홀을 통해 투입된 가스가 상기 몰드의 외부면에 설치된 가열장치에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 보형물은 상부와 하부로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 인체 주입용 성형 보형물은 가슴, 유방, 엉덩이, 코, 턱, 이마, 종아리, 허벅지 및 주름으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상에 사용되는 것을 특징으로 하는 일체형의 방사형 실리콘 충진 셀 구조를 구비하는 인체 주입용 성형 보형물의 제조방법.