KR102407468B1 - 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 스텐트 제조용 생분해성 스텐트용 복합소재 조성물은 저온 졸-겔 방법으로 제조하여 열에 약한 생분해성 수지에 대한 물리적 및/또는 화학적 손상을 저감할 수 있으며, 스텐트 튜브 압출 시 물성이 뛰어나 가공이 용이하다.
본 발명의 스텐트 제조용 생분해성 스텐트용 복합소재 조성물은 저온 졸-겔 방법으로 제조하여 열에 약한 생분해성 수지에 대한 물리적 및/또는 화학적 손상을 저감할 수 있으며, 스텐트 튜브 압출 시 물성이 뛰어나 가공이 용이하다.
Description
본 발명은 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
의료용 스텐트는 인체 내에서 발생하는 각종 질병에 의해 혈관이 좁아져 혈액순환 불량 등이 발생한 경우에 그 혈관의 내부에 시술되어 혈관을 확장하는 의료용 기구이다.
구체적으로, 스텐트는 인체 내에서 발생하는 각종 질병에 의해 혈관이 좁아져 혈액순환의 불량 등이 발생한 경우에 그 혈관의 내부에 시술하여 혈관을 확장하는 의료용 기구이다. 스텐트는 그 시술방식이 여러 가지이나, 주로 심장 혈관이나, 대동맥, 뇌혈관 등의 혈관 내에 풍선 카테터(balloon catheter)와 함께 삽입되어 풍선이 팽창됨에 따라 관상형 통로를 확장시키는 풍선확장술에 의해 시술되고 있다. 기존의 스텐트는 풍선의 팽창에 따라, 같이 외측으로 팽창되어 원래의 혈관 통로 크기대로 확장되기 위해 탄성과 연성이 요구된다. 즉, 스텐트는, 풍선 카테터를 삽입하여 목적으로 하는 부위에 고정시킨 후에 풍선을 확장하여 협착된 부위를 확장시키는 시술 시 복잡하고 굴곡진 통로 내의 삽입을 위한 연성이 요구된다. 또한 그 시술이 끝난 후에 혈관(심장혈관, 대동맥, 뇌동맥 등) 조직의 수축되는 힘에 의해 스텐트의 구조가 변형되는 것을 방지하기 위한 탄성 등의 조건들이 요구된다. 또한, 스텐트를 구성하는 재료는 인체에 대한 높은 생체적합성 및 안정성이 요구되는 등의 우수한 생화학적 특성과 높은 부식 저항성 등의 화학적 특성이 요구된다.
특히 금속 심혈관 스텐트의 경우, 금속 물질의 생체적합성이 떨어지고 금속의 부식에 따른 혈관 재협착과 혈전증의 부작용이 있다. 또한, 혈관이 재생되면 다시 스텐트를 제거하기 위한 추가 시술이 필요하거나 평생 혈전용해체를 먹어야 한다는 위험성이 있다. 이를 해결하기 위해 많은 스텐트 제조업체들은 고분자에 약물을 담지하여 스텐트에 코팅하는 방법으로 약물방출 스텐트를 개발하였지만 여전히 앞선 부작용들을 크게 해결하고 있지 못하기 때문에 근본적인 문제를 해결하기 위해 금속물질을 생분해성 소재로 대체하고자 하는 필요성이 부각되었다.
선행문헌 KR10-2302544B1에서는 스텐트 제조용 생분해성 수지 조성물을 제공하나, 2종 이상의 생분해성 소재를 고온에서 용융하여 혼합 후 스텐트 튜브 압출을 진행할 때 취성이 발생하여 튜브 형성이 불가능한 현상에 대해서는 언급하고 있는 바가 전혀 없다. 통상적으로는 이를 해결하기 위해 가소제, 산화방지제, 안정제, 핵제 등의 다양한 첨가제를 사용해야 하지만 의료용 분야에서는 첨가제 사용이 제한적이다.
이에 본 발명의 발명자들은 첨가제를 사용하지 않고 저온에서도 생분해성 소재를 혼합하여 스텐트 튜브 압출이 가능한 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법을 개발하여 발명을 완성하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한
본 발명의 일 실시예는
(1) 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 20 내지 30시간 동안 건조시키는 단계;
(2) 건조된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 클로로포름에 침지시키는 단계;
(3) 40 내지 60℃에서 침지된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 용해시켜 졸-겔을 제조하는 단계;
(4) 제조된 졸-겔을 건조 후 분쇄시키는 단계; 및
(5) (4)단계의 분쇄된 결과물을 재건조시키는 단계;를 포함하는, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한
본 발명의 다른 일 실시예는
상기 제조방법으로 제조한 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는
(1) 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 20 내지 30시간 동안 건조시키는 단계;
(2) 건조된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 클로로포름에 침지시키는 단계;
(3) 40 내지 60℃에서 침지된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 용해시켜 졸-겔을 제조하는 단계;
(4) 제조된 졸-겔을 건조 후 분쇄시키는 단계; 및
(5) (4)단계의 분쇄된 결과물을 재건조시키는 단계;를 포함하는, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이하 본 발명을 각 단계별로 상세히 설명한다.
상기 폴리락트산(Poly lactic acid)은 생분해성 수지 중 내열성 및 강도가 우수하고, 성형 후 투명성이 뛰어나다. 폴리락트산은 유산(lactic acid)의 중축합 또는 락타이드(Lactide)의 개환 중합에 의해 합성되는 폴리에스터로서, 폴리아미드(Polyamide)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 중간 정도의 물성을 갖고 있으며, 주로 감자와 옥수수로부터 얻어지는 천연 식물성 당 성분을 원료로 하므로 생분해도가 높고 일반적으로 경도도 높다. 폴리락트산은 필름, 포장용기, 시트, 포장재, 코팅제, 의료용 재료 등의 다양한 용도로 사용되고 있으며, PE(Poly ethylene) 및 PVC(Polyvinyl chloride) 등을 대신하여 친환경 플라스틱 제품으로 각광받고 있는 수지이다. 폴리락트산은 폴리-L-락트산(Poly-L-Lactic acid, PLLA), 폴리-D-락트산(Poly-D-Lactic acid, PDLA) 및 폴리-D,L-락트산(Poly-D,L-Lactic acid, PDLLA)의 이성질체를 가지며, 본 발명은 이들 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)는 폴리-L-락타이드와 트리메틸렌 카보네이트와의 공중합반응을 통해 제조된 공중합체로서 점소성 성질을 가지며 인체 친화성 고분자로서 임플란트 소재와 같은 의료용 소재로 널리 사용된다.
상기 (1)단계는 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 20 내지 30시간 동안 건조시키는 단계로서, 상기 건조를 통해 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 내에 포함될 수 있는 함수율을 조절할 수 있다. 이때 준비되는 폴리락트산과 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)의 중량비는 4:1 내지 20:1인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 (2)단계는 건조된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 클로로포름에 침지시키는 단계로서, 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)을 포함하는 졸-겔을 형성하기 위한 준비단계에 해당한다.
이때 상기 (1)단계의 건조된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)의 중량 대비 18 내지 20배의 중량을 갖는 클로로포름에 침지시키는 것일 수 있다. 클로로포름의 중량이 상기 범위에 미달하는 경우 혼합물의 겔화가 진행되고, 클로로포름의 중량이 상기 범위를 초과하는 경우 원하는 졸-겔의 점도를 확보하기 어렵다.
상기 (3)단계는 40 내지 60℃에서 침지된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 용해시켜 졸-겔을 제조하는 단계로서, 저온에서 혼합, 용해되어 졸-겔이 제조됨에 따라 고온에 취약한 생분해성 고분자의 손상없이 수지를 제조할 수 있다. 상기 (3)단계의 용해는 200 내지 300 RPM으로 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)와 클로로포름을 혼합하며 진행되는 것일 수 있으며, 혼합에 의해 졸-겔이 제조된 이후에는 RPM을 감소시켜 졸-겔을 수득하는 것도 가능할 수 있다.
상기 (4)단계는 제조된 졸-겔을 건조 후 분쇄시키는 단계로서, 분쇄를 통해 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 균일성을 확보할 수 있다. 상기 분쇄에 따른 입자의 평균 직경은 스텐트 튜브 가공 공정의 제어 과정과 직결되므로 분쇄를 통해 입자의 평균 직경을 적절한 수준으로 조절하는 것이 중요하다. 상기 (4)단계의 분쇄에 따른 입자의 평균 직경은 100㎛ 내지 3mm인 것일 수 있다.
상기 (5)단계는 (4)단계의 분쇄된 결과물을 재건조시키는 단계로서 원하는 함수율이 측정될때까지 충분한 시간동안 재건조시키는 단계이다. 상기 (5)단계의 원하는 수지의 함수율은 0.01 내지 0.5 중량%인 것일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 일 실시예에서 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 본 발명은 상기 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물로 제조한 스텐트를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명은 입자의 평균 직경이 100㎛ 내지 3mm인 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물로서,
스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물은
폴리락트산; 및
폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 포함하며;
상기 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)은 40 내지 60℃에서 클로로포름 내에 용해되어 반응하는 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물을 제공한다.
상기 실시예에서 사용된 용어는 다른 기재가 없는한 전술한 용어의 정의와 동일하게 정의된다.
상기 폴리락트산은 전체 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 100 중량부에 대하여 80 내지 95.3 중량부로 포함되고, 상기 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)는 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물 100 중량부에 대하여 4.7 내지 20 중량부로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 일 실시예에서, 상기 폴리락트산은 전체 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 100 중량부에 대하여 85 내지 95 중량부로 포함되고, 상기 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)는 전체 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 100 중량부에 대하여에 대하여 5 내지 15 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물은 저온 졸-겔 방법으로 제조하여 열에 약한 생분해성 수지에 대한 물리적 및/또는 화학적 손상을 저감할 수 있으며, 스텐트 튜브 압출 시 물성이 뛰어나 가공이 용이하다.
이하, 본 발명의 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1
스텐트용 생분해성 복합소재 조성물의 제조
폴리-L-락트산(PLLA) 95 중량부 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) (poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate) 5중량부를 진공 오븐 60℃에서 24시간 건조 한 후에 실험을 진행하였다. 건조시킨 폴리락트산 95 중량부 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 5중량부와 원료 중량 대비 18배의 클로로포름을 20L 자켓 반응기에 투입하여 혼합시켜 반응을 진행하였다. 혼합은 50℃에서 원료가 모두 용해되어 투명할 때까지 진행되었으며, RPM은 200 내지 300을 유지하였다. 혼합이 종료되면 RPM 150으로 낮춘 후에 제조된 졸-겔을 드레인하였다.
제조된 졸-겔을 트레이에 옮겨 24시간 동안 실온에서 자연건조를 진행하였다. 그 후 진공 Oven 80℃ 에서 24시간 진공건조를 진행하였다. 건조된 생분해성 플라스틱 시트를 100㎛ 내지 3mm의 입자 직경을 갖도록 분쇄를 진행하였다. 분쇄된 생분해성 복합소재 조성물을 다시 80℃ 오븐에서 24시간 진공건조를 진행하였다. 건조된 생분해성 복합소재 조성물을 가열식 수분 측정기를 통해서 수분이 0.5 중량% 이하임을 확인하여 완성하였다.
실시예 2
실시예 1과 같은 조건에서 생분해성 원료의 중량비를 폴리-L-락트산(PLLA) 90 중량부 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) (poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate) 10중량부로 변경하여 생분해성 복합소재를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1과 같은 조건에서 생분해성 원료의 중량비를 폴리-L-락트산(PLLA) 85 중량부 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) (poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate) 15중량부로 변경하여 생분해성 복합소재를 제조하였다.
비교예 1
사용한 모든 원료는 실험 전에 진공 오븐 60℃ 에서 24시간 건조 후 실험을 진행하였다. 의료용 폴리-L-락트산(PLLA) 95 중량부, 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 5 중량부를 혼합기에 사전혼합 하여 210℃ 온도에서 트윈 익스트루더 (Twin Extruder)를 사용하여 생분해성 복합소재를 제조하였다.
비교예 2
비교예 1과 같은 조건에서 생분해성 원료의 중량비를 폴리-L-락트산(PLLA) 90 중량부 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) (poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate) 10중량부로 변경하여 생분해성 복합소재를 제조하였다.
비교예 3
비교예 1과 같은 조건에서 생분해성 원료의 중량비를 폴리-L-락트산(PLLA) 85 중량부 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) (poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate) 15중량부로 변경하여 생분해성 복합소재를 제조하였다.
실험예 1. 수지의 물리적 특성분석
상기 실시예 1 내지 3의 수지의 Tg, MP, 용융 지수(MI), 열분해 온도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
조사 결과 실시예 2의 수지가 MI 값이 가장 낮게 나와 압출에 가장 용이한 가공 조건을 확보할 수 있을 것으로 기대하였다.
실험예 2. 수지로 제조한 스텐트 튜브의 외관 테스트
실시예 1 내지 3의 수지를 각각 동일한 조건에서 압출하여 제조한 스텐트 튜브의 내부직경(ID), 외부직경(OD) 및 두께(TN)를 튜브의 위치별로 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 한편, 상기 비교예 1 내지 3의 수지를 동일한 조건에서 스텐트 튜브로 압출하고자 하였으나, 취성이 발생하여 튜브가 끊어지기 때문에 스텐트 튜브 제조가 불가능하였다.
[표 2]
분석 결과 실시예 2의 튜브가 내부직경, 외부직경, 두께 모든 수치에서 가장 균일하였으므로 튜브의 표면처리 또한 가장 용이할 것으로 기대되었다.
실험예 3. 수지로 제조한 튜브의 물성 테스트
상기 실시예 2에서 제조한 스텐트 튜브의 단면적, 최대 하중강도, 인장강도, 항복하중강도, 표정거리, 최대변위, 연신율, 진응력 및 진변형률을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
[표 3]
분석결과 모든 스텐트 튜브의 수치가 가공하기에 적절한 수치로 측정되었으며, 특히 실시예 2의 인장강도 및 진변형률이 가공 조건에 현저하게 부합하는 것으로 측정되었다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구 범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (10)
- (1) 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 20 내지 30시간 동안 건조시키는 단계;
(2) 건조된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 클로로포름에 침지시키는 단계;
(3) 40 내지 60℃에서 침지된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 용해시켜 졸-겔을 제조하는 단계;
(4) 제조된 졸-겔을 건조 후 분쇄시키는 단계; 및
(5) (4)단계의 분쇄된 결과물을 재건조시키는 단계;를 포함하는, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 첨가되는 폴리락트산과 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)의 중량비는 4:1 내지 20:1인 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, (1)단계의 건조된 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)의 중량 대비 18 내지 20배의 중량을 갖는 클로로포름에 침지시키는 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, (3)단계의 용해는 200 내지 300 RPM으로 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)와 클로로포름을 혼합하며 진행되는 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, (4)단계의 분쇄에 따른 입자의 평균 직경은 100㎛ 내지 3mm인 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, (5)단계의 재건조에 따른 조성물의 함수율은 0.01 내지 0.5 중량%인 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물의 제조 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조한 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물.
- 제7항의 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물로 제조한 스텐트.
- 입자의 평균 직경이 100㎛ 내지 3mm인 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물로서,
스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물은
폴리락트산; 및
폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)를 포함하며;
상기 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)은 40 내지 60℃에서 클로로포름 내에 용해되어 반응하는 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물. - 제9항에 있어서, 상기 폴리락트산은 전체 폴리락트산 및 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트) 100 중량부에 대하여 80 내지 95.3 중량부로 포함되고,
상기 폴리(L-락타이드-코-트리메틸렌 카보네이트)는 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물 100 중량부에 대하여 4.7 내지 20 중량부로 포함되는 것인, 스텐트 제조용 생분해성 복합소재 조성물.
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