초록 ▼

본 과제는 나노섬유 생체조직용 접착제 및 유착방지재의 물리화학적 특성, 생체역학적 물성, 생물학적 안전성, in vitro 세포 반응성 및 in vivo 성능 평가기술 개발을 목표로 한다. 이러한 목표달성과 제반 문제점의 해결을 위해 국내⋅외 관련 분야 전문가 및 연구기관으로 최상의 연구팀을 구성하였고, 또한 객관적이고 구체적인 정량적 지표 및 평가방법(기술)에 대한 가이드라인의 제시가 가능한 연구개발방법론(접근방법)을 적용했다. 평가에 앞서, PubMed 검색엔진을 이용하여 최근 5년 이내의 SCI(E)급 저널에서 생체조직용 접착

본 과제는 나노섬유 생체조직용 접착제 및 유착방지재의 물리화학적 특성, 생체역학적 물성, 생물학적 안전성, in vitro 세포 반응성 및 in vivo 성능 평가기술 개발을 목표로 한다. 이러한 목표달성과 제반 문제점의 해결을 위해 국내⋅외 관련 분야 전문가 및 연구기관으로 최상의 연구팀을 구성하였고, 또한 객관적이고 구체적인 정량적 지표 및 평가방법(기술)에 대한 가이드라인의 제시가 가능한 연구개발방법론(접근방법)을 적용했다. 평가에 앞서, PubMed 검색엔진을 이용하여 최근 5년 이내의 SCI(E)급 저널에서 생체조직용 접착제 및 유착방지재에 대해 발표한 논문 분석을 통해 이들의 주요소재, 제조방법 및 평가기술을 비교.분석하였고, 최신 연구개발 동향 및 현재 상품화되어 시장에 출시된 제품의 현황을 조사했다.
나노섬유 생체조직용 접착제에 대한 평가를 위해 먼저 덱스트란(dextran)과 폴리 라이신 (poly-lysine) 성분의 혼합에 의한 젤 형성 방법으로 시편(시험군)을 제작했고, 이미 상용화되어 시판중인 기존 제품을 주요 대조군으로 활용했다. 물리화학적 특성에 대한 평가 항목으로는 분자구조, 미세구조와 다공성, 젤 형성 시간(gelation time) 및 함수율(swelling ratio)을 설정하고 이에 대한 시험법으로 핵자기공명 분광분석법(NMR), 주사전자현미경법(SEM), vial tilting 방법(혹은 rheometer 이용) 및 중량변화 비율(weight change ratio) 측정법을 각각 적용했다. 생체역학적 물성 평가를 위해서는 압축강도(compressive strength)와 접착강도(bonding strength)를 평가 항목으로 설정하고 ASTM D695와 ASTM D3163을 각각 주요 시험 규격으로 적용했다. 생물학적 안전성의 평가 시에는 ISO 10993-12 규격에 따라 시편 주출액을 사전에 준비한 후에 세포독성(ISO 10993-5), 감작성(ISO 10993-10), 자극성 (ISO 10993-10), 급성 및 아급성 독성(ISO 10993-11), 유전독성(ISO 10993-3), 발열성(USP 151), 이식 (ISO 10993-6) 및 혈액적합성(ASTM F756-08)을 평가했으며, 유전독성에 대한 보완 시험으로 Comet assay를 적용하여 DNA 안정성에 대한 영향을 분석했고, 혈액적합성에 대한 추가 시험으로 ISO 10993-4 규격에 따라 부분 트롬보플라스틴 시간(partial thromboplastin time, PTT)을 측정했다. In vitro 세포 반응성에 대한 평가 항목으로는 세포 내 활성산소(ROS) 발생 정도와 대식세포 (macrophages) 반응성(IL-6 및 TNF-α 발현 정도)을 설정하고 DCF assay와 Western blotting 방법 각각 측정했다. In vivo 성능(유효성) 평가의 경우 피부 창상(skin wounds) 혹은 간 출혈(liver hemorrhage) 동물 모델을 이용하여 시편의 조직접착능(tissue adhesion ability)을 각각 평가했다.
나노섬유 유착방지재의 경우 생분해성 의료용 고분자인 PLGA를 전기방사(electrospinning)하여 시편(시험군)을 제작했고, 이미 상용화되어 시판 중인 기존 제품을 주요 대조군으로 활용했다. 물리화학적 특성에 대한 평가 항목으로는 친수화도, 화학적 조성과 작용기, 표면형상과 미세구조 및 생분해성 (in vitro degradation)을 설정하고 이에 대한 시험법으로 접촉각(contact angle) 측정, Fourier 변환-적외선 분광분석법(FT-IR spectroscopy), SEM 및 누적 중량변화(cumulative weight change) 측정법을 각각 적용했다. 생체역학적 물성 평가를 위해서는 인장강도를 평가 항목으로 설정하고 ASTM D638을 주요 시험 규격으로 적용했다. 생물학적 안전성의 평가는 나노섬유 생체조직용 접착제와 동일한 시험방법을 적용하여 평가했다. In vitro 세포 반응성에 대한 평가는 나노섬유 생체조직용 접착제와 동일한 시험방법을 적용했고, 추가적으로 상피세포 반응성(세포 부착 및 증식)에 대해 WST assay 방법으로 측정했다. In vivo 성능(유효성) 평가의 경우 복벽(abdominal wall)-내장(viscera) 혹은 복막(peritoneal) 유착 동물 모델을 이용하여 시편의 유착방지능(anti-adhesion ability)을 각각 평가했다.

Abstract ▼

This project concentrates on the development of evaluation methods for the physicochemical properties, biological safety and efficiency of nanofibrous bioadhesives and adhesion barriers. For achieving this purpose and resolving the various problems, the project team was composed of the best domestic

This project concentrates on the development of evaluation methods for the physicochemical properties, biological safety and efficiency of nanofibrous bioadhesives and adhesion barriers. For achieving this purpose and resolving the various problems, the project team was composed of the best domestic and foreign experts and institutes closely related to this research field.
Also, R & D methodologies (approaching methods) was employed to suggest the guidelines for the objective and specific quantitative indices as well as evaluation methods (or techniques). The recent R & D trends of bioadhesives and adhesion barriers were followed by analysis of the current status of products, analyzing papers regarding bioadhesives and adhesion barriers from SCI(E) journals in about 5 years through the PubMed and comparing the main components, fabricating methods and evaluation techniques.
Specimens (experimental groups) of bioadhesives and adhesion barriers were prepared by fabricating nanofibrous bioadhesives thru gel formation of components (poly-lysine and dextran) and adhesion barriers thru electrospinning of biodegradable medical polymer, PLGA. The physicochemical properties of bioadhesives and adhesion barriers were characterized by using NMR, gelation time, swelling ratio, FT-IR, contact angle, AFM, SEM, in vitro drug release profile and degradation. The biomechanical properties of bioadhesives and adhesion barriers were determined thru examining the biomechanical properties such as tensile (ASTM D638), bonding (ASTM D695) and compressive (ASTM D3163) strengths. The biological safety (biocompatibility) of bioadhesives and adhesion barriers was by testing cytotoxicity (ISO 10993-5), sensitization (ISO 10993-10), irritation (ISO 10993-10), systemic toxicity (ISO 10993-11), genotoxicity (ISO 10993-3 with Comet assay), pyrogenicity (USP 151), implantation (ISO 10993-6) and hemocompatibility (ASTM F756-08 & ISO 10993-4) of bioadhesives and adhesion barriers after preparing test solutions by extraction of them according to ISO 10993-12.
In vitro cellular responses of bioadhesives and adhesion barriers were examined where adhesion and proliferation behaviors of L-929 fibroblastic cells were determined by WST assay, intracellular ROS generation was measured by DCF assay, and expression levels of IL-6 & TNF-α in RAW 264.7 macrophage cells were examined by Western blotting. In vivo efficiency and efficacy of bioadhesives and adhesion barriers were evaluated: the tissue adhesive ability was determined by using animal models of skin wounds or liver hemorrhage and the anti-adhesion ability was by using animal models of abdominal wall-viscera or intraperitoneal adhesion.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 목차 ... 2
• I. 총괄연구개발과제 요약문 ... 4
• 1. 국문 요약문 ... 4
• 2. 영문 요약문 ... 6
• II. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 8
• 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ... 8
• 제2장 총괄연구개발과제의 내용 및 방법 ... 30
• 제3장 총괄연구개발과제의 최종결과 및 고찰 ... 107
• 제4장 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 133
• 제5장 총괄주요연구 변경사항 ... 136
• 제6장 총괄참고문헌 ... 137
• 제7장 총괄첨부서류 ... 149