초록 ▼

Ⅰ. 제목
순환계용 항혈전성 고분자 기술 연구
II. 연구개발의 목적 및 중요성
의료용 재료는 신체와 접촉하므로 독성이 없고 신체의 거부반응을 최소화하는 생체적합성 (biocompatibility)이 필수적이다. 박테리아, 세균 등 외부 물질이 체내로 들어오면 전형적인 면역 및 인체보호기능의 발현으로 신체를 보호하는데, 신체에 적용되는 의료용 재료도 같은 경로로 거부당한다. 특히 심혈관계용 재료는 혈액과 접촉하므로 혈전 (thrombus), 석회화 (calcification), 감염 (infection) 문제를

Ⅰ. 제목
순환계용 항혈전성 고분자 기술 연구
II. 연구개발의 목적 및 중요성
의료용 재료는 신체와 접촉하므로 독성이 없고 신체의 거부반응을 최소화하는 생체적합성 (biocompatibility)이 필수적이다. 박테리아, 세균 등 외부 물질이 체내로 들어오면 전형적인 면역 및 인체보호기능의 발현으로 신체를 보호하는데, 신체에 적용되는 의료용 재료도 같은 경로로 거부당한다. 특히 심혈관계용 재료는 혈액과 접촉하므로 혈전 (thrombus), 석회화 (calcification), 감염 (infection) 문제를 일으킨다. 따라서 항혈전성 재료의 개발은 관련 학계 및 산업계의 커다란 숙제이며 성공시에 파급효과가 지대하다. 본 연구의 목표는 재료/혈액 상호작용 및 순환계용 항혈전성 고분자 재료를 연구하여, 항혈전성이 30%이상 개선된 인공신장분리막 및 재협착율이 30%이상 감소하는 혈관스텐트에 응용하는 기술을 개발하는 것이다. 특히 그 동안 KIST에서 연구한 결과, 설폰산화PEO (negative cilia 개념)를 함유하는 고분자 및 생체조직이 우월한 항혈전성, 항석회화성, 체내안정성을 나타내므로 이를 활용하여 고유한 원천기술을 개발하는 것이다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
재료가 혈액과 접촉할 때 혈전을 형성하는 것은 근본적으로 인체보호기능에 기인하므로 완전히 방지하기 어렵다. 많은 연구로 인하여 일시적 및 단기간 사용하는 용도의 제품은 개발 단계이다. 본 연구에서는 항혈전성 혈관 스텐트와 인공신장분리막을 대상으로 항혈전성 고분자를 개발하기 위하여, .
스텐트 금속소재 표면을 개질하기 위하여, 표면에 금 박막을 ion sputtering법으로 코팅하고, 금 표면에 관능기를 함유하는 황화합물을 흡착시킨 후에, 황화합물의 관능기를 활용하여 PEO 유도체 및 헤파린을 결합하여 항혈전성을 개선하며,
항혈전성 폴리설폰계 분리막 소재를 개발하기 위하여, 첨가형 항혈전성 고분자로서 친수성(PEO/설폰산화 PEO) 및 소수성(알킬) 함유하는 아크릴 공중합체를 합성하고 폴리설폰에 첨가하여 항혈전성 분리막 소재를 개발하는 것이다.
IV. 연구개발 결과 및 활용에 관한 건의
본 연구에서 항혈전성이 대폭 개선된 혈관 스텐트의 표면 개질 기술이 개발되었다. 즉 금속소재 표면에 금 박막/황화합물/PEO 유도체 또는 헤파린을 결합한 결과 혈소판 및 단백질의 흡착이 감소하였고 혈관평활근세포의 부착 양육도 감소하여 재협착이 감소되는 혈관스텐트 재료로 유망하다. 앞으로 후기 계속 연구에서 동물실험을 거쳐 제품으로 응용할 계획이다..
항혈전성 아크릴 공중합체가 첨가된 폴리설폰계 분리막 소재를 연구한 결과 기대보다는 다소 떨어진 항혈전성을 얻었다. 이는 분리막 제조시에 첨가되는 저분자량 친수성 고분자가 막 표면에 잔류하여 아크릴 공중합체와 경쟁하기 때문이다. 또한 혈관조직공학의 기초연구 결과 탄성이 우수한 지지체를 얻었으므로 후기 연구에서는 조직공학으로 인공혈관을 개발하는 연구에 집중할 계획이다..
인공장기 및 첨단의료제품은 고부가가치 미래과학산업제품이나, 그 연구개발에는 생명공학, 의학, 재료공학, 화학공학의 융합과 풍부한 기초과학의 뒷받침이 필요하다. 우리나라는 시장규모가 작고 관련 산업이 영세하여 많은 제품을 해외수입에 의존하고 있으나 이러한 연구로 새로운 기술제품이 개발되기를 희망한다. 또한 본 연구를 통하여 재료의 항혈전성을 평가하는 방법이 개발되었으므로 관련 산업계에서 유용하게 이용되기를 희망한다..

Abstract ▼

Nowadays various polymers are widely utilized in biomedical areas including for the cardiovascular applications. However, polymers contacting with blood suffer from a number of problems such as clotting, calcification and infection. Blood coagulation occurs via a unavoidable mechanism originated fro

Nowadays various polymers are widely utilized in biomedical areas including for the cardiovascular applications. However, polymers contacting with blood suffer from a number of problems such as clotting, calcification and infection. Blood coagulation occurs via a unavoidable mechanism originated from the inherent body defence mechanism. Therefore, a great number of approaches have been conducted on anti-thrombogenic polymers.
In this study it was studied on blood compatible stents or polymeric membranes. Stent is a spring-type device inserted after a angioplasty (a treatment to widen the lumen of blood vessels blocked due to atherosclerosis) to keep blood vessels open. The metals used for stents were coated by gold, then adsorbed by functional sulfur compounds, and further coupled with sulfonated poly(ethylene oxide) (PEO-SO3) or heparin. This is a unique method to utilize a self-assembled monolayer technology. The modified metallic surfaces demonstrated the decreased adhesion of platelets and proteins and therefore the enhanced blood compatibility. In addition, the adhesion and proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMC) was decreased onto the modified surfaces compared with the unmodified one, which indicated to decrease the restenosis of the stents.
In addition, polymers were blended with anti-thrombogenic polymers containing PEO-SO3 segments to improve the blood compatibility of membranes for the applications to artificial kidneys. The modified membranes also exhibited the decreased adhesion of platelets and proteins..
Such a result might provide a useful method to apply as a blood compatible material although it should be confirmed by an in vivo animal test in the next step.
These studies on the development of the anti-thrombogenic polymers and the evaluation method of blood compatibility would contribute for both academic achievements and industrial applications in Korea.

목차 Contents

• 제1장. 항혈전성 고분자의 개발 현황
  제1절. 순환계용 고분자의 응용
  1.1. 의료용 고분자의 응용
  1.2. 혈액의 응고기구와 혈액적합성
  1) 단백질의 흡착 변형
  2) 혈소판의 흡착 응집
  3) 내인계·외인계 응고기구의 활성화 및 피브린 네트웍 (network) 형성
  4) 보체(complement system)의 활성화
  5) 혈전 형성
  1.3. 항혈전성 (혈액적합성) 고분자의 개발
  가. 혈관내피세포의 배양 부착
  나. 헤파린등 약리활성 물질 응용
  다. 물리화학적 개질연구
  제2장. 혈관스텐트와 인공신장 기술 현황
  제1절. 혈관 스텐트
  제 2 절. 인공신장 및 인공심폐기
  제3장. 연구개발 수행 및 결과
  제1절. 연구목표
  제 2 절. 금속 표면의 개질
  1. 금속 시편 제조
  2. 설폰산화 PEO 유도체 합성
  3. 금속 표면 개질 반응
  4. 개질된 표면의 적외선분광 분석, 전자분광화학 분석 (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, ESCA), 접