[논문]Poly(glycolic acid)를 심선에 지닌 의료용 흡수성 복합재료의 개발

이찬우

Poly(glycolic acid)를 심선에 지닌 의료용 흡수성 복합재료의 개발
Development of Medical Resorbable Composite Materials Interposed in the Poly(glycolic acid) 원문보기

폴리머 = Polymer (Korea), v.31 no.3, 2007년, pp.228 - 232

초록
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본 연구에서는 의료용 흡수성 재료 및 환경적합성 재료의 개발을 목적으로 생체흡수성의 poly(glycolic acid)(PGA)를 심선(芯線)에 제작하고, 환경분해성의 poly(butylene succinate-co-L-lactate)(PBSL) 및 poly [(R)-3-hydroxybutylate] (PHB)를 외층(外層)에 지닌 복합섬유를 제작하여, PGA의 가수분해에 의해 발생되는 glycolic acid에 의한 PBSL 및 PHB의 가수분해성의 향상을 도모하고자 하였다. 그 결과 PBSL/PGA 복합섬유에 대한 연신은 $65^{\circ}C$에서 실시함에 의해 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻었다. 그러나 PHB/PGA 복합섬유는 $50^{\circ}C$에서는 결정배향이 양호한 섬유를 얻을 수 없었기 때문에 $50^{\circ}C$ 이상의 온도에서 연신을 실시해야 양호한 복합섬유를 얻을 수 있음을 알았다. 또한 in-line 연신에서는 섬유표면에 요철이 발생되기 때문에 on-line 연신을 실시하는 것이 매끄러운 표면을 얻을 수 있음을 알았다.

Abstract ▼ AI-Helper

This purpose of this study is to enhance the hydrolysis of poly (butylene succinate-co-L-lactate) (PBSL) and poly [(R) -3-hydroxybutylate] (PHB), to develop materials with advanced medical absorbability and environmental suitability. The first method involves increasing the bioabsorbability of poly (glycolic acid) (PGA) in the core of the fibrous complex, while the second method involves making a complex fiber containing PBSL and PHB in the outer layer for improving environmental degradability Improvement in the hydrolysis of PBSL and PHB due to glycolic acid occurs by hydrolytic behavior of PGA. The drawing supporting the resulting PBSL/PGA fiber was executed at $65^{\circ}C$, where the orientation is well arranged in crystal form. Obtaining a PHB/PGA complex fiber in the proper crystal orientation at $50^{\circ}C$ was not possible since the arranged crystal orientation was only identified in drawings from temperatures above $50^{\circ}C$. Also, it is necessary to execute a smooth surface to achieve an on-line drawing since unevenness occurs in the fibrous surface from an in-line drawing.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 견고하며 부러지기 쉽고, 융점과 열분해 개시온도와의 차가 작고, 결정화 속도가 늦기 때문에 PHB단독으로는 가공성에 문제가 많이 발생한다.1 따라서 3 - hydroxy valerate 및 4-hydroxybutyrate 와 공중합체를9,10 제조하거나 PHB와 다른 화합물과 블렌드시킴에11-13 의해 가공성의 향상을 도모하고자 한다.
따라서 본 논문은 PGA를 심선에 두고 PBSL 및 PHB를 외부에 사인 섬유를 제작함을 목적으로 한다.

제안 방법

PGA를 심선에 PBSL을 외층에 지닌 복합섬유의 제조 : 용융방사를 실시하기 전에 PGA를 60 °C에서 5시간, 70 °C에서 1시간, 80 °C에서 1시간, 90 °C에서 5시간 동안 진공오븐에서 진공건조시켰으며, PBSL은 55 °C에서 5시간, 65 °C에서 1시간 75 °C에서 1시간, 85 °C에서 5시간 동안 같은 방법으로 건조시킨 후 15 mm의 스크류형 익스트루더 (screw type extruder) 2대로 만들어진 모노필라멘트형 복합방사기 (Figure 2)를 사용하여 PGA를 심선에 PBSL을 외층에 지닌 core-sheath형의 복합섬유를 제조하였다. 그 방사조건을 Table 1에 나타내었으며, 권취는 inTine으로 실시하였고, 연신온도는 65 °C에서 5배 연신하였다.
PGA를 심선에 PHB을 외층에 지닌 복합섬유의 제조 : PGA 및 PHB를 동일한 온도와 방법으로 60 °C에서 5시간, 70 °C에서 1시간, 80 笆에서 1시간, 90 °C에서 5시간 동안 진공오븐에서 진공건조시켰으며, 앞에서 사용한 동일한 방사기를 사용하여 PGA를 심선(芯線)에 PHB를 외층에 지닌 core-sheath형의 복합섬유를 제조하였다. 그 방사 조건을 Table 1 에 나타내었으며, 권취는 in line으로실시하였고, 연신온도는 50 °C에서 6배 연신하였다.
X一선 회절분석(WAXS)은 DX—GE—E형 X선발생장치[(주) 일본전자]를 사용하여 측정하였으며, 조건은 관전압, 관전류를 각각 40 kV, 20 mA로 하였으며, 카메라간의 거리를 55 cm로 하여 Ni 휠타를 사용한 파장 1.542 A의 Cu-K”선에 의한 X-선 회절곡선을 얻었다.
섬유물성은 CATY-500BH형 인장시험기[(주) Yonekura]를 사용하였으며, 얻어진 응력-비틀림곡선으로부터 인장강도 탄성률, 절단신도 등을 측정하였다.
시차주사 열량분석 (DSC) 은 DSC₃₁00형 시차주사 열량분석 측정장치 [(주)Mac Science]를 이용하였으며, 대상 sample로서는 알루미나(AI2O₃) 분말을 사용하여 승온속도 10 °C/min으로 측정하였다.
열처리는 75 笆에서 10분간, 90 °C에서 10분간 진공하에서 실시하여 WAXS 및 인장실험을 실시하였다.
주사형전자현미경 (SEM) 관찰은 JSM-25SII형 주사형현미경 [(주) 일본전자]을 사용하여 5kV의 전압하에서 촬영하였다.

대상 데이터

시약 및 재료 페렛상의 PGA(Tm=230 °C, Te=36 °C, [n] = 1.02~1.04)는 (주)Mitsui Chemical 제품을 사용하였으며, PBSL (Tm=110 °C, Tg=-34 °C, Ma=57000, Mw/Mn=2.5)는 (주) Mitsubishi Chemical로부터 제공받았다. 파우더 상의 화학 합성한 PHBC(Tm =168 °C, Tg=0 °C, Mn<=135000, Mw/MN=2.
5)는 (주) Mitsubishi Chemical로부터 제공받았다. 파우더 상의 화학 합성한 PHBC(Tm =168 °C, Tg=0 °C, Mn<=135000, Mw/MN=2.5)는 (주)고사-향료로부터 구입한 것을 클로로포름 또는 디클로로메탄에 용해시켜, 유리접시에 캐스팅시킴에 의해 필름을 제작하였으며, 이를 페렛상으로 하여 사용하였다.

성능/효과

5배 연신한 PBSL/PGA 복합섬유의 X-선 사진에서는 PGA의 결정영역에서 나타나는 날카로운 피크와 PBSL의 폭넓은 비결정성 영역이 관측되었으나, 6배 연신한 PHB/PGA 복합섬유의 X-선 사진에서는 결정성의 피크가 확실하게 관측되지 않고 비결정성 영역이 관측되었다. 이와 같은 결과로 PHB/PGA 복합섬유에서는 연신 온도가 50 °C로 낮았기 때문에 결정배향이 그다지 배열되지 않은 것으로 생각된다.
PGA를 심선에 PHB를 외층의 형태로 복합방사법에 의해 PHB의 가공이 가능함을 알았으며, PBSL과 PGA의 복합화도 제작 가능하였다. 또한 이들 섬유의 연신은 PBSL/PGA 복합섬유에서는 65 °C에서 실시함에 의해 어느 정도 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻은 반면, PHB/PGA 복합섬유에 관하여는 50 °C에서는 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻을 수 없었기 때문에 50 °C 이상의 온도에서 연신을 실시해야 양호한 복합섬유를 얻을 수 있음을 시사하였다.
또한 이들 섬유의 연신은 PBSL/PGA 복합섬유에서는 65 °C에서 실시함에 의해 어느 정도 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻은 반면, PHB/PGA 복합섬유에 관하여는 50 °C에서는 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻을 수 없었기 때문에 50 °C 이상의 온도에서 연신을 실시해야 양호한 복합섬유를 얻을 수 있음을 시사하였다. 또한 in-line 연신에서는 섬유표면에 요철이 발생되기 때문에 on-line 연신을 실시하는 것이 매끄러운 표면을 얻을 수 있음을 알았다.
또한 이들 섬유의 연신은 PBSL/PGA 복합섬유에서는 65 °C에서 실시함에 의해 어느 정도 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻은 반면, PHB/PGA 복합섬유에 관하여는 50 °C에서는 결정배향이 잘 배열된 섬유를 얻을 수 없었기 때문에 50 °C 이상의 온도에서 연신을 실시해야 양호한 복합섬유를 얻을 수 있음을 시사하였다. 또한 in-line 연신에서는 섬유표면에 요철이 발생되기 때문에 on-line 연신을 실시하는 것이 매끄러운 표면을 얻을 수 있음을 알았다.
Table 2에 제작한 섬유 및 열처리한 섬유의 물성을 나타내었다. 제작한 섬유의 인장강도는 400-880 MPa로 비흡수성 봉합사로서 사용되고 있는 폴리플로필렌 섬유의 인장강도가 410-460 MPa, 나일론66 섬유의 인장강도가 460-710 MPa, 또는 흡수성 봉합사로서 사용되고 있는 글리콜리드-트리메틸렌 라보네이트 공중합체 섬유(Maxon) 의 인장강도가 310-380 MPa인 것과 비교하여 본 연구에서 얻어진 섬유는 외과용 봉합사로 서강도면에서는 응용가능한 것을 확인하였으며, PHB/PGA 복합섬유를 열처리함에 의해 인장강도와 탄성률이 증가하였으며, 절단신도의 감소가 관찰되었다. 이와 같은 결과는 열처리에 의해 섬유의 결정 배향과 분자구조가 국소적이 아닌 일정방향으로 정리된 것을 알 수 있다.
이와 같은 결과로 PHB/PGA 복합섬유에서는 연신 온도가 50 °C로 낮았기 때문에 결정배향이 그다지 배열되지 않은 것으로 생각된다. 한편, PHB/PGA 복합섬유를 열처리한 경우에는 PGA의 결정피크 및 PHB의 비결정 영역이 관측된 것으로 보아 열처리에 의한 섬유의 결정배향이 잘 배열됨을 알 수 있었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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