초록 ▼

의용고분자 재료는 인공심장, 인공신장 등과 같은 인공장기를 제작하는 과정에서 매우 중요하다. 이 연구의 주요 목적은 의료용 생체적합성 고분자를 합성하는 것이고, 부차적 목적은 그 고분자와 혈액의 계면성질에 대한 기본적이고 실제적인 지식을 얻는 것이다. 본 연구에서 합성한 공중합체는 segmented polyurethane, urethane based graft copolymers, block copoly ( dimethylsiloxaneamino acid ) derivatives, methacrylate-methacrylam

의용고분자 재료는 인공심장, 인공신장 등과 같은 인공장기를 제작하는 과정에서 매우 중요하다. 이 연구의 주요 목적은 의료용 생체적합성 고분자를 합성하는 것이고, 부차적 목적은 그 고분자와 혈액의 계면성질에 대한 기본적이고 실제적인 지식을 얻는 것이다. 본 연구에서 합성한 공중합체는 segmented polyurethane, urethane based graft copolymers, block copoly ( dimethylsiloxaneamino acid ) derivatives, methacrylate-methacrylamide copolymers, poly(ethylene oxide )-polystyrene-heparin, poly(dimethylsiloxane)-poly(ethylene oxide)-heparin, poly(γ-alkyl-L-glutamate)/poly(ethylene glycol) 및 poly(γ-alkyl-L-glutamate)/poly(propylene glycol) 등이다.
그 공중합체들의 물성 측정은 DSC, TGA, IR, NMR, X-ray 및 CD에 의하고, 고분자 표면 성질은 SEM, TEM, ESCA 및 FT-IR(ATR)에 의하며, 그 공중합체들의 혈액 및 생체적합성 in vitro 및 in vivo로 연구진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 미크로 상분리구조를 갖는 양쪽성 블록공중합체를 의료용 고분자 모델로서 합성제조하고 연구검토하였다. 소수성 폴리스티렌(PS)/폴리디메틸실옥산(PDMS), 친수성 폴리에틸렌옥사이드(PEO) 및 생리활성 헤파린 (Hep)을 함유하는 다중 브라록공중합체를 합성하여 벌크성질, 표면성질, 혈액적 합성 및 물성등에 미치는 소수성/친수성 균형과 조성의 영향을 조사하였다. PS-PEO-Hep과 POMS-PEO-Hep 다중블록공중합체는 FT-IR, NMR법에 의해 확입하였고, 그 공중합체들의 물성등에 미치는 조성에의 영향은 시차주사열량계(DSC)와 열무게 측정기(TGA)에 의해 조사하였다. PS/PDMS와 PEO/Hep 부분들 사이의 상혼합과 상분리의 정도를 DSC에 의해 증거를 잡았고, 사슬 활성화에너지가 그 공중합체내에 있는 PEO/Hep양의 함수로서 나타난다는 것을 확인하였다.
그리고 벌크 몰포로지와 부분회합상태 사이에는 PEO/Hep과 PS/PDMS미크로 도메인 사이의 상혼합 및 상분리 정도에 기인하는 관계를 논의하였다. 혈소판 흡착 in vitro PRP 실험에서 단일중합체와 양쪽성 공중합체 사이에는 현저한 차이점이 나타났고, PDMS-PEO-Hep 공중합체가 in vivo 실험에서 혈액응고시간이 가장 길었는데, 이 사실은 친수성/소수성 블록과 헤파린의 생리활성이 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다. ADESCA 및 SIMS분석에서 PDMS-PEO와 PDMS-PEO-Hep 공중합체의 겉표면 5 A(TOP)˚에 PDMS, 5∼20 A(TOP)˚사이에 PEO가 존재하고 있으나 수용액상에서는 PEO-Heparin이 상층에 나타나고 내층에 PDMS-PEO가 존재하는 것으로 확인되었다.
2. 방향족 폴리아미드 캡슐에서 방출되는 riboflavin약제의 방출속도는 지방족 폴리아미드 캡슐에서 보다 빨랐다. 이 폴리아미드 캡슐에서 방출되는 riboflavin의 속도는 디아민, 이염화물 및 계면활성제의 농도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였고, 한편 우레탄의 그라프트 및 블록공중합체의 항혈전성은 단독 중합체인 우레탄이나 펩티드보다 우수하였으며, 펩티드양, 펩티드의 구조, 임계표면장력의 값들의 영향을 받는 것이 확인되었다. 이들 항혈전성이 우수한 공중합체의 임계표면장력은 25 - 28 dyne/cm이었고, 그 항혈전성은 친수성 펩티드의 함량에 비례하여 향상되었다. 또 친수성과 소수성의 마이크로 분리상구조를 가진 중합체의 항혈전성이 우수하였으며 혈소판 점착도 억제되었다.
PALG/polyether block 공중합체의 용액상의 2차구조를 CD로, 고체구조를 IR로 확인한 결과 용액 및 고체상에서의 블록공중합체의 2차구조는 PALG 단중합체와 같은 α-helix의 구조를 나타냈고, 결정화도는 polyether의 함량이 증가함에 따라서 감소되었다. PBLG/PEG 및 PBLG/PPG 블록공중합체의 미세구조는 메크로상 분리구조를 나타내고 라멜라형이었다. PALG/polyether 블록공중합체의 in vitro 실험에서 혈소판의 점착량은 PALG 단중합체에 비하여 적었고, polyether의 함량이 증가함에 따라 혈소판의 점착량은 감소되었다. 개를 이용한 in vivo 실험에서 항혈전성은 polyurethane cathether에 비해서 PBLG/PPG계와 PMLG/PPG계의 블록공중합체가 우수하였다.

Abstract ▼

Biomedical polymeric materials are very important in the processes of producing artificial organs such as artificial heart and artificial kidney. The major goal of this research is to synthesize some biocompatible polymers for medical applications. The additional objectives of this project i

Biomedical polymeric materials are very important in the processes of producing artificial organs such as artificial heart and artificial kidney. The major goal of this research is to synthesize some biocompatible polymers for medical applications. The additional objectives of this project is to obtain a fundamental and practical understanding of the nature and properties of blood/polymer interfaces.
The synthesized copolymers are as follows : segmented polyurethane, urethane based graft copolymers, block copoly(dimethyl siloxaneamino acid) derivatives, methacrylate-methacrylamide copolymers, poly(ethylene oxide)-polystyrene-heparin, poly(dimethylsiloxane)-poly(ethylene oxide)-heparin, poly(γ-alkyl L-glutamate)/poly(ethylene glycol) and poly (γ-alkyl L-glutamate)/poly(propylene glycol) multiblock copolymers. The physical properties of the copolymers have been measured by DSC, TGA, IR NMR, X-ray, and CD ; the polymer surfaces have been examined by SEM, TEM, ESCA, and FT-IR(ATR).
The blood biocompatibilities of the copolymers ahve been tested in vitro and in vivo. The results obtained in this work are as follows : 1. Synthetic amphiphilic block copolymers, exhibiting microphase separated structure, have been prepared and investigated as model systems for medical applications. The multiblock copolymers of hydrophobic polystyrene(PS)/poly(dimethyl siloxane) (PDMS), hydrophilic poly (ethylene oxide)(FEO) and biological active heparin(Hep) were synthesized in order to study the influence of composition and hydrophobic/hydrophilic balance on various bulk, surface, blood compatibility and physical properties. PS-PEO-Hep and PDMS-PEO-Hep multiblock copolymers were initially characterized in bulk by FT-IR and NMR spectroscopy. Subsequenty, compositional effects on the thermal behaviors of the multiblock copolymers were investigated by DSC and TGA. Degrees of both phase mixing and phase separation between PS/PDMS and PEO/Hep segments were evidenced by DSC, and energies of chain activation appear to be a function of PEO/Hep content in the copolymers. Relationships between bulk morphology and segment aggregation states were discussed in terms of degree of phase separation and phase mixing between PEO/Hep and PS/PDMS microdomains. Platelet adhesion from PRP in vitro showed some differences between homopolymers and amphiphilic copolymers. PDMS-PEO-Hep exhibited the longest occlution tim of any system in an ex vivo test, indicating the influence of the hydrophilic-hydrophobic block and heparin's bioactivity. ADESCA analysis indicates that the outer 5(TOP)˚ of 20 (TOP)˚ below the surface. Static SIMS also detects the presence of PDMS at the surfaces of the PDMS-PEO and PDMS-PEO-Hep copolymers. Uponhydration in agueous solution, small hydrophilic PEO and Heparin are proesented at the upper position through the PDMS/PEO-enriched overlayer to near the surfaces.
2. It has been found that the release amount of riboflavin from aromatic polyamide microcapsule is higher than that of aliphatic polymeric microcapsule. The release rate of riboflavin from the polyamide microcapsule is also decreased with increase of concentration of diamine, acid dichloride, and surfactant which is used for preparing polyamide microcapsule, Otherwise, it has been identified that the blood compatibility of graft and block copolymers is somewhat superior to homopolymers such as polyurethane and polypeptide. The polypeptide content, conformation, and critical surface tension do also affect the blood compatibility. The critical surface tension of synthesized blood compatible polymers are in the range of 25 ∼ 28 dyne/㎝. The antithrombogenicity is increased with increasing the water and hydrophilic peptide content in the copolymers. The polymeric hydrophobic/hydrophilic microphase structure is also affected for controlling antithrombogenic activity of the copolymer due to its apparent inhibition of platelet adhesion.
3. From circular dichroism(CD) measurements in the solution as well as from infrared spectra measurements in the solid state, it has been found that the polypeptide block in PALG/Polyether copolymer exists in the α-helical conformation as in PALG homopolymer. Wide-angle X-ray diffraction patterns for the block copolymers show basically similar reflections asthe PALG homopolymer. The transmission electron microscopy(TEM) observation of the PBLG/PEG and PBLG/PPG block copolymers revealed the lamellar structure due to a microphase separation. In vitro test, it has been shown that platelet adhesion is suppressed on the block copolymers in comparision with homopolymer. The platelet adhesion decreases with increasing content of polyether in the block copolymers due to the mobility of polyether. In vivo test, it has been shown that the block copolymer surface exhibits excellent antithrombogenicity as compared with polyurethane cathether.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...15
• 제 2 장 연구방법...23
• 제 1 절 제 1 세부과제...23
• 제 2 절 제 2 세부과제...26
• 제 3 절 제 3 세부과제...30
• 제 3 장 결과 및 고찰...33
• 제 1절 친수성 생의용 고분자의 합성, 물성 및 혈액적합성에 관한 연구...33
• 제 2 절 항혈전성 및 서방성 고분자 재료에 관한 연구...61
• 제 3 절 Poly($\gamma$-alkyl L-glutamate ) /Poly ( ethylene glycol) 및 Poly($\gamma$-alkyl L-glutamate) /Poly( Propylene glycol) Block Copolymers의 합성과 그의 항혈전성에 관한 연구...70
• 제 4 절 결 론...75
• 제 5 절 참고 문헌...82
• 제 1 세부목차...89
• 제 1 장 친수성 생의용 고분자의 합성 및 물성에 관한 연구(I):Poly(N-Substituted Acrylamide )와 그의 공중합체...95
• 제 1 절 서 론...95
• 제 2 절 연구방법...96
• 제 3 절 결과 및 고찰...100
• 제 4 절 결 론...140
• 제 5 절 참고문헌...141
• 제 2 장 생의용 고분자의 합성과 물성에 관한 연구(II) : Poly(HEMA-co -MPTS) 및 Poly (HEMA-co-MPMBSS)의 합성과 물성...145
• 제 1 절 서 론...145
• 제 2 절 연구방법...149
• 제 3 절 결과 및 고찰...153
• 제 4 절 결 론...178
• 제 5 절 참고문헌...179
• 제 3 장 Polystyrene-Poly (ethylene oxide)-Heparin Multi-block Copolymers의 합성, 물성 및 혈액 적합성에 관한 연구...183
• 제 1 절 서 론...183
• 제 2 절 연구 방법...184
• 제 3 절 결과 및 고찰...187
• 제 4 절 결 론...200
• 제 5 절 참고문헌...201
• 제 4 장 Poly (dimethyl siloxane)-Poly (ethylene oxide)-Heparin Multiblock Copolymers의 합성, 물성 및 혈액접합성에 관한 연구...203
• 제 1 절 서 론...203
• 제 2 절 연구방법...204
• 제 3 절 결과 및 고찰...207
• 제 4 절 결 론...226
• 제 5 절 참고문헌...227
• 부록 : 발표논문목록 및 초록...229
• 제 2 세부목차...245
• 제 1 장 서 론...249
• 제 2 장 연구방법...257
• 제 3 장 결과 및 고찰...271
• 제 4 장 결론...307
• 부록 : 발표논문목록 및 초록...309
• 제 3 세 부 목 차...327
• 제 1 장 Pooy($\gamma$-benzyl L -glutamate) /Polyether Block Copolymer의 합성과 그의 항혈전성에 관한 연구...331
• 제 2 장 Poly($\gamma$-methyl L-glutamate)(PMLG)/Polyether Block Copolymer의 합성과 그의 항혈전성에 관한 연구...373
• 제 3 장 Poly ($\gamma$-ethyl-glutamate) /Pooyether Block Copolymer의 합성과 그의 항혈전성에 관한 연구...401
• 부록 : 발표논문목록 및 초록...423