초록 ▼

Poly(p-dioxanone)/poly(L-lactide) 직물복합체로 이루어진 생체분해성 뼈의료용구 개발을 위해 polydioxanone을 합성하였다. polydioxanone의 합성은 Cu-Cr촉매를 사용하여 crude 모노머를 제조하였으며, 이때의 수소 유입량은 51/min이었으며, 설정온도는 $260{\sim}290^{\circ}C$가 가장 좋았다. 또한 고순도 PDO모노머를 제조하기 위해 IPA를 사용하여 재결정을 하였으며, 재결정 비율은 0.7wt%, 12시간이상, $-20^{\circ}C$

Poly(p-dioxanone)/poly(L-lactide) 직물복합체로 이루어진 생체분해성 뼈의료용구 개발을 위해 polydioxanone을 합성하였다. polydioxanone의 합성은 Cu-Cr촉매를 사용하여 crude 모노머를 제조하였으며, 이때의 수소 유입량은 51/min이었으며, 설정온도는 $260{\sim}290^{\circ}C$가 가장 좋았다. 또한 고순도 PDO모노머를 제조하기 위해 IPA를 사용하여 재결정을 하였으며, 재결정 비율은 0.7wt%, 12시간이상, $-20^{\circ}C$냉동고에 보관하였을 경우 수득률과 순도가 가장 좋게 나타났다 한편, 고순도 PDO 모노머(99.98%)를 촉매(SnOct)를 사용하여 중합을 진행하였다 중합온도는 $80^{\circ}C$, 96시간, SnOct/Monomer의 몰비로 1/20,000일때 전환율 및 분자량이 우수하였다. 이때 측정되어진 고유점도는 약 2.0-2.6dl/이다.한편 본 연구에서는 PDO를 매트릭스로, PLLA를 강화제로한 복합소재를 제조하고자 하였다. 따라서 PLLA 필라멘트를 235℃의 온도에서 방사속도 1,200mm/min을 통해 24(0.3mm)흘, 32(1.0mm)흘의 노즐을 통해 방사하였다. 방사되어진 필라멘트는 소형직기(SY-1100, 선영기계)를 사용하여 기본직물조직인 능직, 평직, 주자직과 변화직물조직인 변화능직, 변화평직, 변화주자직을 제조하였다. 앞서 제조되어진 필라멘트를 사용하여 PDO를 매트릭스로 한 복합재료를 구성하였으며, 구성된 소재를 solid state extrusion을 통해 압출${\cdot}$연신 하였다. 이때의 연신비는 4-6배, 속도는 2mm/min, 온도는 $115^{\circ}C$, 압력은 80kg/cm2에서 직물기본조직(평직/능직/평직)의 경우 굽힘강도는 310.7MPa, 굽힘탄성를은 16.520pa로 나타났으며, 변화직물조직(변화능직/변화평직/변화능직)은 굽힘강도는 315.6MPa, 굽힘탄성률은 18.3cpa로 나타났다. 이렇게 제조되어진 소재를 통해 선반가공 및 밀링머신을 이용하여 bone screw, bone pin, bone plate시제품을 제조하였으며, 의료용구의 기준에 맞춰 제품의 멸균을 EO가스멸균법으로 시행하였다. 또한 수분율의 침투를 방지할 수 있는 포장재에 대한 개발 또한 성공적으로 이루었다.또한 상기의 제품을 In-vitro test를 통해 무게감소(PDO : 20일, 40%감소), pH(PDO : 20주, 5.6) 및 고유점도의 저하가 나타났다.
한편, 상기에서 개발된 제품의 최종 보존년한을 살펴보기 위해 shelf life테스트를 진행하였다. shelf life test는 한국과 일본의 기준인 $40^{\circ}C$, 상대습도 75%에서 실시하였으며, 5개월동안 제품의 강도 저하는 거의 없었다. 따라서 본제품의 보존년한은 약 3년이라 할 수 있을 것이다.본 연구개발을 통해 원하는 강도인 300MPa이상의 뼈의료용구를 개발할 수 있었으며, 앞으로 동물실험 및 임상실험을 추가적으로 진행해야 할 것이다.

Abstract ▼

Polydioxanone was synthesized in an attemp to develop bioabsorbable bone-fixation device composed of woven composites of poly(p-dioxanone/poly(L-lactide). The synthesis of polydioxanone were made into crude monomer by using catalyst of Cu-Cr, when inflow of hydrogen was 51/min with the best setup te

Polydioxanone was synthesized in an attemp to develop bioabsorbable bone-fixation device composed of woven composites of poly(p-dioxanone/poly(L-lactide). The synthesis of polydioxanone were made into crude monomer by using catalyst of Cu-Cr, when inflow of hydrogen was 51/min with the best setup temperature of $260-290^{\circ}C$. IPA was used into re-crystallization for the production of PDO of a high degree of purity, and the re-crystallization ratio was most excellent in acquiring ratio and purity degree at 0.7wt% over 12 hours in a refrigerator at $20^{\circ}C$ degree. Besides, polymerization was performed with PDO of a high degree of purity(99.98%) by using catalyst(SnOct).
Transformation rate and molecular weight were superiority by polymerization temperature $80^{\circ}C$, 96hours and molar ratio is 1/20,000 in Snoct/monome.
The inherent viscosity measured 2.0-2.6dl/g. This study attempted to produce composite materials by PDO(matrix) and PLLA(reinforcement). As pa.1 of this purpose, PLLA filaments were spinned out of the nozzles of 24 holes(0.3mm) and 32 holes(1.0mm) at $235^{\circ}C$ with a velocity of 1,200/min. The spinned-out filaments were made into basic. textiles (such as Twill, Plain, Satin) and altered textiles(such as Fancy Twill, Fancy Plain, Fancy Satin) by small winding machine. Those filaments mentioned above composed composite materials with matrix of PDO, which were extruded and drawn through solid state extrusion.
In the case of basic textiles flexural strength , medical were 310.7Mpa, 16.52GPa and altered textiles(Fancy Twill/Fancy Plain, Fancy Twill) flexural strength and modulus were showed 315.6Mpa and 18.3cpa in this time.
With these materials produced, we manufactured pilot products of bone screw, bone pin, bone plate, and had them sterilized by EO in accordance with medical device standard. We also successfully developed packing materials preventing permeation of moisture.
These products mentioned above showed declines in weight (PDO 40% after 20 days), pH (PDO: 5.6 after 20 weeks) and inherent viscosity after in-vitro test.
In addition, shelf life test for the products were Performed by Korean/Japanese standard.,at $40^{\circ}C$ (relative humidity : 75%). The docline of the products's strength were not observed for 5 months. Therefore, the life time can be set 3 years.
We were able to develop medical device for bone fixation with 300MPa and we will perform animal and clinical test when available.

목차 Contents

• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과...6
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...6
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...14
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...60
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...65
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획...66
• Ⅲ. 제1세부연구개발과제 연구결과...69
• 1.제1세부연구개발과제의 최종연구개발목표...70
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...73
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...76
• 4. 제1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...97
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...104
• 6. 제1세부연구개발과제의 활용계획...105
• Ⅳ. 제2세부연구개발과제 연구결과...106
• 1. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...107
• 2. 제2세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...116
• 3. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...121
• 4. 제2세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...122
• 5. 제2세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...145
• 6. 제2세부연구개발과제의 활용계획...146
• 7. 참고문헌...147